bai tap dien tu tuong tu 2

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI TẬP ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰTài liệu dùng cho hệ Đại học - Cao đẳng ngành

Điện - Điện tử và Điện tử - Viễn thông

Biên soạn: Ths. LÊ ĐỨC TOÀN

HÀ NỘI 2009

2

Lời nói đầu

Cuốn này được dùng để giúp sinh viên học môn “Điện tử tương tự”. Đây là cuốn tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông và Điện - Điện tử. Trong quá trình biên soạn tác giả đã trình bày nội dung theo trình tự các chương của cuốn bài giảng “Điện tử tương tự”.

Nội dung cuốn sách được chia làm 3 phần:

Phần 1 Tóm tắt ngắn gọn lý thuyết theo thứ tự các chương.

Phần 2 Bài tập có lời giải để giúp sinh viên làm quen với cách giải.

Phần 3 Bài tập cho sinh viên tự giải.

Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng không thể tránh được sai sót, tác giả mong nhận được sự góp ý của bạn đọc để sửa chữa và bổ sung thêm.

Tác giả

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 3

PHẦN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Chương I KHUẾCH ĐẠI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONGKHUẾCH ĐẠI

I. Các tham số cơ bản của một tầng khuếch đại Khuếch đại là quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều của nguồn cung cấp (không chứa thông tin) được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào (chứa thông tin) làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và không méo.

1. Hệ số khuếch đại

- Khuếch đại điện áp ta có KU.

- Khuếch đại dòng điện ta có KI.

- Khuếch đại công suất ta có KP.

Vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức.

= K exp(j.k)

Phần mô đun |K| thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào, phần góc k thể hiện độ dịch pha giữa chúng. Nhìn chung độ lớn của |K| và k phụ thuộc vào tần số của tín hiệu vào.

Đồ thị hàm│K| = f() gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại. Đồ thị hàm k=f() gọi là đặc tuyến pha - tần số của tầng khuếch đại.

Có thể tính │K| theo đơn vị dB theo công thức:

│K| (dB) = 20lg│K|

Nếu có n tầng khuếch đại mắc liên tiếp thì hệ số khuếch đại sẽ là:

KTP = K1.K2…..Kn

Với đơn vị dB sẽ là:

KTP(dB) = K1(dB) + K2(dB) +…….+ Kn(dB)

2. Trở kháng lối vào và lối raTrở kháng lối vào, lối ra của tầng khuếch đại được định nghĩa:

.

.

4

Đại lượng đầu raĐại lượng tương ứng đầu vàoK =

3. Méo tần số Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị giảm ở vùng hai đầu giải tần. ở vùng tần số thấp có méo thấp Mt, ở vùng tần số cao có méo tần số cao MC. Chúng được xác định theo biểu thức:

Trong đó: K0 là hệ số khuếch đại ở vùng tần số trung bình.

KC là hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao.

Kt là hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp.

4. méo phi tuyếnMéo phi tuyến là khi UV chỉ có thành phần tần số mà đầu ra ngoài thành phần hài co bản còn xuất hiện các thành phần hài bậc cao n (n = 2, 3, 4...) với biên độ tương ứng giảm dần. Méo phi tuyến là do tính chất phi tuyến của các phần tử như tranzito gây ra.

Hệ số méo phi tuyến được tính:

5. Hiệu suất của tầng khuếch đại Hiệu suất của một tầng khuếch đại là đại lượng được tính bằng tỷ số giữa công suất tín hiệu xoay chiều đưa ra tải Pr với công suất một chiều của nguồn cung cấp P0.

II. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito lưỡng cực

1. Nguyên tắc chung phân cực tranzito lưỡng cực Có hai cách phân áp cho Tranzito là phương pháp định dòng và định áp Bazơ như hình vẽ:


+Ucc

UrUv

+

Cr

+

Cv

RBRc

Hình 1-1: Định dòng Bazơ

+Ucc

R2

UrUv

+

Cr

+

Cv

R1Rc

Hình 1-2: Định áp Bazơ

IB0

IP

Hình 1.1 là phương pháp định dòng Bazơ, từ sơ đồ ta có:

(vì UBE0 nhỏ).

Hình 1.2 là phương pháp định áp Bazơ, thực tế thì IB0 << IP nên ta có:

2. Hiện tượng trôi điểm làm việc và các phương pháp ổn định Trong quá tình làm việc của Tranzito điểm làm việc tĩnh có thể bị dịch chuyển do nhiệt hay tạp tán của nó. Để giữ điểm làm việc của Tranzito ổn định người ta dùng các phương pháp ổn định điểm làm việc.

Có hai phương pháp ổn định:

a. Ổn định tuyến tính: dùng hồi tiếp âm một chiều làm thay đổi thiên áp mạch vào của Tranzito để hạn chế sự di chuyển của điểm làm việc.

Hình 1-3 là sơ đồ ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm điện áp. Ở đây RB vừa làm nhiệm vụ đưa điện áp vào cực gốc bằng phương pháp định dòng Bazơ, vừa dẫn điện áp hồi tiếp về mạch vào. Nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó làm cho dòng một chiều IC0 tăng lên thì điện thế UCE0 giảm (do UCE UCC – IC0.RC) làm UBE0 giảm, kéo theo dòng IB0 giảm làm cho IC0 giảm (vì IC0 = . ), nghĩa là dòng IC0 ban đầu được giữ ổn định tương đối.

Hình 1-4 là sơ đồ ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm dòng điện. Trong sơ đồ này RE

làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện một chiều. Khi IC0 tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp tán tham số của tranzito thì điện áp hạ trên RE (UE0

= IE0.RE) tăng. Vì điện áp UR2 lấy trên điện trở R2 hầu như không đổi nên điện áp UBE0 = UR2 - UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, do đó IC0

không tăng lên được, tức là IC0 được giữ ổn định tương đối.

b. Ổn định phi tuyến: dùng phương pháp bù nhiệt nhờ các phần tử có tham số phụ thuộc vào nhiệt độ như tranzito, điốt, điện trở nhiệt.

III. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito trường

Về nguyên tắc, việc cung cấp và ổn định điểm làm việc của Tranzito trường cũng giống như với Tranzito lưỡng cực. Đối với Tranzito trường xác định điểm làm việc

6

RB

Ur+

Cv

+Cr

Uv

+12V

Rc

Hình 1-3

Ur

R1

R2 RE

+

Cv+

Cr

Uv

+12V

Rc

Hình 1-4

thông qua ID, UGS, và UDS. Để JFET làm việc trong miền khuếch đại phải có các điều kiện sau:

1. 0 < ID < IDSS

2. Điện áp cực cửa – cực nguồn: UP < UGS với kênh n

UP > UGS với kênh p

Phương trình hàm truyền đạt của JFET:

(1)

Vì dòng qua RG gần như bằng không nên ta có:

UGS = - ID.RS (2)

Điểm làm việc tĩnh là giao điểm của phương trình (1) và (2).

Mạch ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm thông qua RS. Nếu không muốn hồi tiếp âm xoay chiều ta thêm CS như trên mạch điện. Với một số mạch có thể thêm R1 (it dùng).

Ưu điểm lớn nhất của Tranzito trường là trở kháng vào rất lớn, nên để RG ít ảnh hưởng tới trở kháng vào của mạch người ta chọn RG rất lớn (cỡ M).

IV. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) của bộ khuếch đại về đầu vào thông qua mạch hồi tiếp.

Phân loại hồi tiếp:

- Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín vào, hồi tiếp dương sẽ làm bộ khuếch đại mất ổn định, do đó nó không được sử dụng trong mạch khuếch đại, hồi tiếp dương được sử dụng trong mạch tạo dao động.

- Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hiệu vào, hồi tiếp âm đóng vai trò rất quan trọng trong mạch khuếch đại. Nó cải thiện các tính chất của mạch khuếch đại.


Uv

+UD

Ur

+ Cs

Cv

CrRD

RsR2

R1

Q1Uv

+UD

Ur+ Cs

Cv

CrRD

RsRG

Q1

b.

Hình 1-5. Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc cho JFET

- Trong hồi tiếp âm có hồi tiếp âm một chiều và hồi tiếp âm xoay chiều.

+ Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định điểm làm việc tĩnh.

+ Hồi tiếp âm xoay chiều được dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.

- Mạch điện bộ khuếch đại có hồi tiếp được phân làm 4 loại:

+ Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu vào và tỷ lệ với điện áp đầu ra.

+ Hồi tiếp nối tiếp dòng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu vào và tỷ lệ với dòng điện ra.

+ Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào song song với nguồn tín hiệu vào và tỷ lệ với điện áp đầu ra.

+ Hồi tiếp song song dòng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào song song với nguồn tín hiệu vào và tỷ lệ với dòng điện ra.

1. Các phương trình của mạng 4 cực khuếch đại có hồi tiếp

Từ sơ đồ ta có:

XR = K.Xh; Xht = Kht.XR; Xh = Xv – Xht.

Từ 3 phương trình trên ta rút ra được:

(*)

Trong đó:

K’ là hệ số khuếch đại của mạng 4 cực khuếch đại có hồi tiếp âm.

8

Xht

XR

htK

XV

Hình 1-6: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.

K

K’ Xh

Xht

XR

htK

XV

Hình 1-7: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.

K

KV = K.Kht gọi là hệ số khuếch đại vòng.

g = 1 + K.Kht gọi là độ sâu hồi tiếp.

Khi K.Kht>>1 theo biểu thức (*) ta có:

Từ biểu thức này ta có nhận xét: một bộ khuếch đại có hồi tiếp có hệ số khuếch đại vòng rất lớn thì hàm truyền đạt của nó (K’) hầu như không phụ thuộc vào tính chất của bộ khuếch đại mà chỉ phụ thuộc vào tính chất của mạch hồi tiếp. Tức là các tham số của bộ khuếch đại không ảnh hưởng đến hàm truyền đạt của bộ khuếch đại có hồi tiếp mà chỉ phụ thuộc vào các tham số của mạch hồi tiếp.

2. Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tầng khuếch đại2.1. Làm giảm hệ số khuếch đại. Hồi tiếp âm làm hệ số khuếch đại của tầng khuếch đại có hồi tiếp giảm g lần

g = 1 + K.Kht là độ sâu hồi tiếp.

2.2. Làm thay đổi trở kháng vào, trở kháng ra của mạch.- Hồi tiếp âm song song làm giảm trở kháng vào của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.

ZV’ = Zv/g

- Hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.

ZV’ = ZV.g

- Hồi tiếp âm điện áp làm giảm trở kháng ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.

ZR’ = ZR/g

- Hồi tiếp âm dòng điện làm tăng trở kháng ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp g lần.

ZR’ = ZR.g

Trong đó Zv, ZR là trở kháng vào ra của tầng khuếch đại. Zv’, ZR’ là trở kháng vào ra của tầng khuếch đại có hồi tiếp âm.

2.3. Tăng độ rộng dải thông Trên hình 1-8 đường nét liền là đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại không có hồi tiếp âm. Nét đứt là đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm. Ta có thể nhận thấy khi có hồi tiếp âm hệ số khuếch đại của toàn tầng giảm nhưng giải thông của nó được tăng lên (f’ > f).


fK

f

f ’

0

K’

K

/ 2K

' / 2K

Hình 1-8. Đặc tuyến biên độ tần số của bộ khuếch đại

Ngoài ra hồi tiếp âm còn có tác dụng quan trọng trong khuếch đại như:

- Giảm nhiễu.

- Giảm méo phi tuyến.

- Giảm méo tần số.

- Làm ổn định hệ số khuếch đại.

Chương II CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN CỦA TẦNG KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ

10

I. Sơ đồ dùng Tranzito lưỡng cực1. Sơ đồ Emitơ chung (EC)

Trở kháng vào của mạch

ZV = rBE

Trở kháng ra

ZR = rCE//RC RC

Hệ số khuếch đại dòng

Ki =

Hệ số khuếch đại điện áp

KU = - S.RC = - .RC

Góc pha

Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.

2. Sơ đồ Colectơ chung (CC)Trở kháng vào của mạch

ZV = rBE + (+1)RE.

Trở kháng ra

ZR = RE// .


Ki = + 1



Uv Ur

B C

E

RcrBE rCE

IB

IB

RER2

R1

Ur+ CE

+

Cv+

Cr

Uv

+12V

Rc

+UCC

Hình 2-1. Sơ đồ Emitơ chung Hình 2-2. Sơ đồ tương đương Emitơ chung cung

Ur

R1

R2 RE

+Ucc

+

Cv

+Cr

Uv

rBE

Uv

UrRE

RCEIB

Hình 2-3. Sơ đồ Colectơ chung Hình 2-4. Sơ đồ tương đương Colectơ chung

KU = 1.

Góc pha

Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào.

3. Bazơ chung (BC)


ZV =

Trở kháng ra

ZR = rCE//RC RC


Ki = 1


12

Ur

R1

R2

RE

+Ucc

+

CB

+

Cv +

Cr

Uv

Rc

UrUv rBERE Rc

rCE

IB

Hình 2-5. Sơ đồ Bazơ chung Hình 2-6. Sơ đồ tương đương Bazơ chung

KU = S.RC = .RC

Góc pha


II. Sơ đồ dùng Tranzito trường1. Sơ đồ cực nguồn chung (SC)


ZV = RG//RGS = RG

Trở kháng ra

ZR = RD//RDS


KU = -gm.(RD//RDS)

Góc pha

Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào.

2. Sơ đồ cực máng chung (DC)Trở kháng vào của mạch

ZV = RG.

Trở kháng ra

.


RDRdsRgsRGUv

+UD

Ur

+ Cs

Cv

CrRD

RsRG

Q1

Hình 2-7.Sơ đồ cực nguồn chung (SC)

Hình 2-8. Sơ đồ tương đương SC

UV UR

gmUGS


KU = 1

Góc pha


3. Sơ đồ cực cổng chung (GC)


Trở kháng ra


KU = gmRD

Góc pha


14

Ur

+UD

UvQ1

RD

Rs

CrCvUv Ur

RDRs

Rds

Rgs

gmUGS

Hình 2-11.Sơ đồ cực nguồn chung (SC)

Hình 2-12. Sơ đồ tương đương SC

Ur

+UD

Uv Q1

RG Rs

Cr

Cv

Uv

UrRs

RdsRgs

RG

gmUGS

Hình 2-10. Sơ đồ tương đương SCHình 2-9.Sơ đồ cực nguồn chung (SC)

III. Ảnh hưởng của nội trở nguồn tín hiệu và điện trở tải đến mạch khuếch đại

Giả sử ta có tầng khuếch đại hình 2-13. Trong đó K là hệ số khuếch đại, ZV và ZR là trở kháng vào ra của tầng khuếch đại.

Từ sơ đồ ta có hệ số khuếch đại toàn phần của mạch là:

(1)

Ta có: và

Thay vào biểu thức (1) ta có:

(2)

Như vậy khi có nội trở nguồn và điện trở tải thì hệ số khuếch đại điện áp bị giảm.

Từ biểu thức (2) ta cũng có nhận xét trở kháng vào của mạch càng lớn càng tốt, trở kháng ra của mạch càng nhỏ càng tốt.


Ur

IrIv

UvUn K.Uv

RtZr

Zv

Rn

~~

Hình 2-13. Sơ đồ tương đương mạng 4 cực khuếch đại

Chương III TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

I. Chế độ công tác và điểm làm việc của tầng khuếch đại công suất (KĐCS) Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín hiệu vào lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất lớn nhất có thể được, với độ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao.

Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là:

- Hệ số khuếch đại công suất Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào.

V

rp P

PK

- Hiệu suất là tỷ số công suất ra và công suất cung cấp một chiều P0.

0

r

PP

.%

Hiệu suất càng lớn thì công suất tổn hao trên cực góp của tranzito càng nhỏ.

Tuỳ thuộc vào điểm là việc tĩnh của tranzito mà tầng khuếch đại công suất có thể làm việc ở các chế độ A, AB, B và C.

Chế độ A là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm giữa đường tải một chiều, ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại cả hai bán chu kỳ. Ở chế độ này dòng tĩnh luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra nên méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp (<50%), chế độ này chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.

Chế độ B là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm chuyển tiếp giữa vùng tắt và vùng khuếch đại của nó. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại một nửa chu kỳ. Như vậy chế độ B có dòng tĩnh bằng không nên hiệu suất cao (trên dưới 78%).

16

Khu vực tắt

IC

UCC UCE

IB=0

A

ABB

0

PCma

x

Khu vực bão hòa

b)

Hình 3-1. Điểm làm việc của các chế độ khuếch đại

PCmax

Chế độ AB là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là điểm giữa chế độ A và chế độ B. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại hơn một nửa chu kỳ. Lúc này dòng tĩnh bé hơn chế độ A nên hiệu suất cao hơn (<70%). Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng méo lớn. Để giảm méo người ta dùng mạch khuếch đại kiểu đẩy kéo.

Chế độ C là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm trong vùng tắt. Ở chế dộ này tín hiệu được khuếch đại nhỏ hơn một nủa chu kỳ. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và có hiệu suất cao.

II. Tầng khuếch đại công suất chế độ A1. Sơ đồ E chung

Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito từ đồ thị hình 3.4 ta thấy:


+Ucc

UrUv

+

Cr

+

Cv

RBRc

Hình 3-3.Tầng công suất mắc E chung

0 t

IC

IC0

(A) IC

t

IC0

(AB)

t

IC

(B)

t

(C)

IC

c)

0 0 0

Hình 3-2. Dạng dòng điện ra ứng với các chế độ công tác của Tranzito.

Công suất ra lớn nhất:

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:

Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:

Hiệu suất này là đã bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa, trên thực tế hiệu suất cực đại của mạch nhỏ hơn 25%.

Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra còn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn hao trên RC.

Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thường ghép biến áp với tải. Khi đó vừa phối hợp được trở kháng với tải vừa không bị tổn hao công suất nguồn trên RC.

2. Sơ đồ E chung ghép biến áp với tải Có thể nhận thấy đường tải 1 (hình 3-6) chiều gần như song song với trục tung do điện trở thuần của cuộn W1 là rất bé.

18

CU

IC

UCC UCE

IB0

O

Q P

0

C

C

RE

IC0

t

UCE

UCE0

IB= 0

Hình 3-4. Dạng tín hiệu trên đặc tuyến ra

Bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito ta có công suất ra:

Từ đồ thị ta thấy:


+Ucc

Uv

W1 W2

+

C

R1 Rt

Q

Hình 3-5. Tầng công suất ghép biến áp

IBmin

UCE

IC Đường tải 1 chiều

^

CU

B

Q

A

CIIB0 IC0

IBmax

minCEU axCEmUCCU0CEU





3. Sơ đồ C chung

Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa của Tranzito từ đồ thị ta thấy:



20

IBmin

UCE

IE

^

RU

B

Q

A

ˆEI

IB0 IE0

IBmax

minCEU axCEmU0CEU


+Ucc

Uv UrRt

+

CvRB

Hình 3-7. Tầng công suất mắc Colector chung


Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra còn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn hao trên RE.

Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thay RE bằng một nguồn dòng (hình 3-10) khi đó dòng tín hiệu sẽ hoàn toàn đi qua Rt, do đó sẽ đạt được hiệu suất gần 25%. T2, R1, D tạo thành nguồn dòng.

III. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo Khi muốn tăng hiệu suất và công suất ra người ta dùng tầng khuếch đại đẩy kéo. Tầng khuếch đại đẩy kéo gồm ít nhất là hai Tranzito mắc chung tải, chúng sẽ thay nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu.

Tầng đẩy kéo có hai cách mắc là đẩy kéo nối tiếp và đẩy kéo song song. Đẩy kéo song song phải ghép biến áp với tải.

Đẩy kéo có thể dùng Tranzito cùng loại hoặc khác loại (một Tranzito thuận một tranzito ngược). Nếu dùng Tranzito khác loại thì tín hiệu đưa vào hai tranzito là cùng pha, nếu dùng Tranzito cùng loại thì tín hiệu đưa vào hai tranzito là ngược pha, do đó trước tầng đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại phải có tầng đảo pha tín hiệu.

Tầng đẩy kéo thường làm việc ở chế độ B hoặc AB cũng có thể làm việc ở chế độ A nhưng ít gặp. Chế độ B cho công suất và hiệu suất ra lớn hơn nhưng méo lớn hơn chế độ AB. Hiệu suất và Công suất ra của hai chế độ này là gần bằng nhau, do đó khi tính toán để đơn giản người ta tính các thông số này ở chế độ B.

1. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo ghép biến áp Mạch gồm hai Tranzito Q1 và Q2 thay nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu. BA2 là biến áp ghép 2 nửa chu kỳ tín hiệu để đưa ra tải. Cuộn sơ cấp của BA2 bao gồm hai cuộn có số vòng là W1 quấn cùng chiều, cuộn sơ cấp có số vòng là W2.


+Ucc

Uv

+

Cr

RtRE

+

CvRB

Hình 3-9. Tầng công suất mắc Colector chung ghép điện dung với tải

+Ucc

Uv

T1

T2

R1

D

+Cr

Rt

+

CvRB

Hình 3-10. Thay RE bằng nguồn dòng

Uv

+Ucc

UrW1W1

W2

R1

R2

Q2

Q1

Rt

Hình 3-11. Tầng đẩy kéo ghép biến áp

BA1 BA2

BA1 là biến áp đảo pha để đưa hai nửa chu kỳ tín hiệu vào Q1 và Q2, cuộn thứ cấp bao gồm hai cuộn có số vòng bằng nhau và quấn cùng chiều.

Mạch có thể làm việc ở chế độ B hoặc AB. Nếu chọn R 1 và R2 để giá trị điện áp một chiều trên cực Bazơ của Q1 và Q2 thỏa mãn thì mạch làm việc ở chế độ AB. Nếu muốn mạch làm việc ở chế độ B tức là điện áp một chiều trên cực Bazơ của Q 1 và Q2

bằng không, khi đó chỉ việc bỏ R1 và nối tắt R2.

Nguyên lý làm việc của mạch:

+ Với nửa chu kỳ dương của tín hiệu qua BA1 cực Bazơ của Q1 dương nên Q1 sẽ khuếch đại, cực Bazơ của Q2 âm nên Q2 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của Q1 sẽ có dòng IC1 = 1.IB1, dòng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của Q2 không có dòng do Q2 tắt.

+ Với nửa chu kỳ âm của tín hiệu qua BA1 cực Bazơ của Q 2 dương nên Q2 sẽ khuếch đại, cực Bazơ của Q1 âm nên Q1 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của Q2

sẽ có dòng IC2 = 2.IB2, dòng này sẽ qua BA2 đưa ra tải, còn trên cuộn W1 nối với cực Collectơ của Q1 không có dòng do Q1 tắt.

Như vậy trên tải sẽ có đủ hai nửa chu kỳ tín hiệu đã được khuếch đại.

Để tính công suất và hiệu suất của mạch thì chỉ cần tính trong một nửa chu kỳ tín hiệu. Vì hiệu suất và công suất của hai chế độ AB và B là gần bằng nhau nên để đơn giản ta tính công suất và hiệu suất ra ở chế độ B.

Khi có tín hiệu trên Collectơ của Q1 và Q2 sẽ có điện trở tải do Rt phản ánh qua BA2. được tính như sau:

= n2.Rt

Trong đó: là tỉ số BA2.

Ta có phương trình đường tải xoay chiều cho Q1:

22

Đường tải xoay chiều được vẽ trên hình 3-12. Đường tải 1 chiều gần như thẳng đứng do điện trở thuần của cuộn W1 rất bé.

Công suất ra của mạch được tính:

Công suất ra cực đại:

Căn cứ vào đồ thị ta thấy:

Như vậy công suất ra cực đại của mạch là:

Công suất của nguồn cung cấp:


0

CI

IC

UCEmin

IC0

UCEUCEmax UCC

^

CU

Đường tải 1 chiều

Hình 3-12. Đường tải 1 chiều, xoay chiều và dạng tín hiệu ra.

Đường tải xoay chiều

+Ucc

-Ucc

Uv RtRE

RC

+

Cv

R2

R1

T2

T1

T3

UR

Hình 3-13. Tầng đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại

Hiệu suất lớn nhất của mạch:

2. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp2.1. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng Tranzito cùng loại

Vì tầng ra là đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại nên trước nó là tầng đảo pha, tầng đảo pha là T3 nó có nhiệm vụ đảo pha tín hiệu để đưa tới đầu vào T1 và T2. Phải chọn RC và RE thỏa mãn để tín hiệu ta không bị méo, đồng thời phải định thiên sao cho khi không có tín hiệu vào điện áp một chiều trên colletơ của T2 và emitơ của T1 bằng không để không có dòng một chiều qua tải.

Với nửa chu kỳ dương tín hiệu tại collectơ của T3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành nửa chu kỳ âm do đó T1 tắt còn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là nửa chu kỳ dương do đó T2 thông, lúc này trên tải có dòng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ dương của tín hiệu. Dòng điện chạy từ đất, qua Rt, qua T2 về -UCC.

Với nửa chu kỳ âm tín hiệu tại collectơ của T3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành nửa chu kỳ dương do đó T1 thông còn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là nửa chu kỳ âm do đó T2 tắt, lúc này trên tải có dòng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ âm của tín hiệu. Dòng điện chạy từ +UCC, qua T1, qua Rt về đất.

24

Ta có thể tính công suất ra và hiệu suất lớn nhất của mạch như sau:

Công suất ra của mạch:

Công suất ra cực đại:

Căn cứ vào đồ thị ta thấy:

Như vậy công suất ra cực đại của mạch là:

Công suất của nguồn cung cấp:


0

ˆRI

IC

UCEmin

IC0

UCEUCEmax UCC

^

RU

Hình 3-14. Đường tải xoay chiều và dạng tín hiệu ra.

Đường tải xoay chiều

Hiệu suất lớn nhất của mạch:

2.2. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo nối tiếp dùng Tranzito khác loại

26

+Ucc

-Ucc

Uv T2Rt

+

CvT1

UR

Hình 3-15. Tầng đẩy kéo dùng tranzito khác loại

UBE

IB

IB1

IB2

0

T2

T1

t

IB

T1

T2

IB1

IB2

IB0

IB0

UBE0

UBE0

b.

Hình 3-16. Dạng tín hiệu khi tầng đẩy kéo làm việc ở chế độB(a) và chế độ AB(b)

T1 và T2 làm việc ở chế độ B và thay nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu như mạch dẩy kéo dùng tranzito cùng loại. Với mạch này sẽ xẩy ra méo tín hiệu ra (hình 3-16.a) vùng chuyển tiếp của nửa chu kỳ dương và âm do tính phi tuyến của đặc tuyến vào, gần gốc toạ độ không thẳng. Để tránh vùng méo người ta đưa tín hiệu vào vùng tuyến tính của đặc tuyến, bằng cách dịch nửa chu kỳ dương sang phải một đoạn là UBE0, và dich nửa chu kỳ âm sang trái một đoạn là UBE0 (tức là cung cấp cho UBE0 của T1 và T2 điện áp ban đầu). Hay là dịch đặc tuyến vào của T1 sang trái một đoạn là UBE0, và dịch đặc tuyến của T2 sang phải một đoạn là UBE0 nếu giữ cố định tín hiệu vào (hình 3-16.b). Khi đó mạch sẽ làm việc ở chế độ AB.

Để tầng khuếch đại làm việc ở chế độ AB mạch điện sẽ như hình 3-17.a, theo mạch điện ta có 2UDT = UBE01 + UEB02, tức là UBE mỗi tranzito đã được cấp điện áp ban đầu là UDT. Mạch có thể dùng nguồn đơn như hình 3-17.b, khi đó đầu ra phải có CR để ngăn dòng một chiều qua tải đồng thời nạp điện ở nửa chu kỳ dương để cấp cho T2 ở nửa chu kỳ âm.

Có thể tăng công suất ra của mạch bằng cách thay T1 và T2 bằng các cặp Darlington như hình 3-18, khi đó phải có 4 Điốt mắc nối tiếp nhau vì lúc này có 4UBE0.


+Ucc

-Ucc

Rt

T1

T2T3

Rc

R1

R2Uv

D2

D1

+

Cv

+Ucc

Rt

T1

T2T3

Rc

R1

R2Uv

+

CR

D2

D1

+

Cv

a. b. Hình 3-17. Tầng đẩy kéo làm việc ở chế độ AB

+Ucc

Rt

T1

T2T3

Rc

R1

R2Uv

-Ucc

D4D3

D2

D1

+

Cv

Hình 3-18. Tầng công suất đẩy kéo dùng Darlington

Chương IV BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

I. Tính chất và tham số cơ bản1. Các tính chất cơ bản Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT) là IC khuếch đại có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào lớn, trở kháng ra nhỏ. Bộ khuếch đại thuật toán đóng vai trò quan trọng và được dùng rộng rãi trong khuếch đại, tạo tín hiệu sin, xung, trong mạch ổn áp, bộ lọc tích cực…

Ký hiệu của bộ khuếch đại thuật toán như hình 2.1.

+ UN điện áp vào cửa đảo

+ UP điện áp vào cửa thuận

+ UR điện áp lối ra

+ Bộ khuếch đại thuật toán được cấp nguồn đối xứng E.

+ Ud là điện áp vào hiệu: Ud = UP - UN

Khi đưa tín vào cửa thuận thì tín hiệu ra đồng pha với tín hiệu vào. Khi đưa tín hiệu vào cửa đảo thì tín hiêu ra ngược pha tín hiệu vào.

- 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 = .

2. Hệ số khuếch đại hiệuK0 là hệ số khuếch đại không tải

Thực tế ở tần số thấp K0 thường có giá trị từ 103 106.

Đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thuật toán hình 4-2.

28

+E

-E

UR

UP

UNUd

Hình 4-1. Ký hiệu của bộ KĐTT

Hình 4.2. Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT

Từ đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT thấy rằng trong miền tuyến tính khi U d tăng thì UR tăng và ngược lại, còn ở hai miền bão hòa khi Ud thay đổi thì UR luôn không đổi và bằng các trị số -URmax (gọi là điện áp bão hòa âm), +URmax (gọi là điện áp bão hòa dương). Các giá trị này không phụ thuộc điện áp vào và nhỏ hơn điện áp nguồn từ 1V đến 3V.

Thực tế thì miền tuyến tính rất hẹp, tức là Ud chỉ biến đổi trong khoảng từ -vài mV đến +vài mV. Trong quá trình tính toán với bộ KĐTT lý tưởng thì Ud coi như bằng không.

3. Đặc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến pha


Hình 4-3. Đặc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến pha

của bộ KĐTT

Hình 4-4. Mạch khuếch đại đảo

Iht

I1

Hình 4-3 là đặc tuyến biên độ tần số và đặc tuyến pha của bộ KĐTT. Tần số giới hạn dưới fd = 0, tức là khuếch đại cả điện áp một chiều, tần số giới hạn trên là f t là tạ tần số mà hệ số khuếch đại giảm lần (3dB). Tại tần số f0 hệ số khuếch đại bắt đầu giảm và xuất hiện góc lệch pha giữa Ud và UR. Nếu tần số tiếp tục tăng thì hệ số khuếch đại càng giảm và góc lệch pha càng lớn.

4. Hệ số nén đồng pha Nếu đặt vào cửa thuận và cửa đảo của bộ KĐTT một điện áp đồng pha tức là:

UP = UN = UCM 0 (UCM gọi là điện áp đồng pha), theo lý thuyết thì lúc đó UR = 0V, nhưng thực tế thì không như vậy: UR = KCM. UCM.

KCM gọi là hệ số khuếch đại đồng pha. Nếu lý tưởng thì KCM = 0. Để đánh giá bộ KĐTT thực tế với lý tưởng người ta đưa ra hệ số nén đồng pha:

Giá trị này càng lớn thì bộ KĐTT càng gần với lý tưởng, thường G = 103 105.

II. Các mạch khuếch đại1. Mạch khuếch đại đảo

Vì trở kháng vào của bộ KĐTT bằng vô cùng nên dòng vào cửa đảo của nó bằng không.

Tại nút N ta có: I1 + Iht = 0 (1)

Ta lại có: Ud = UP - UN = 0V.

Mà UP = 0V nên UN = 0V.

(2)

(3)

Thay (2), (3) vào (1) ta có:

30

Như vậy khi có hồi tiếp âm hệ số khuếch đại của mạch nhỏ hơn K0 và chỉ phụ thuộc vào linh kiện ngoài. Nếu chọn R1 bằng Rht thì UR = UV mạch có tính chất đảo điện áp.

Trở kháng vào của mạch:

.

2. Mạch khuếch đại không đảo

Vì dòng vào của bộ khuếch đại thuật toán rất nhỏ và Ud =0V nên:

Trở kháng vào của mạch:

(rd là trở kháng vào của bộ KĐTT).

3. Hiện tượng trôi và bù điện áp lệch không Khi sử dụng bộ KĐTT làm mạch khuếch đại thì phải mắc thêm các điện trở ngoài. Dòng tĩnh trên các cửa vào sẽ gây sụt áp trên các điện trở, do điện trở các cửa vào là khác nhau nên các sụt áp này sẽ khác nhau, hiệu điện thế này là điện áp lệch không. Điện áp lệch không này sẽ được khuếch đại đưa tới đầu ra.

Để khử điện áp lệch không thì người ta sẽ mắc sao cho điện trở trên các cửa là bằng nhau khi đó điện áp lệch không sẽ bằng không.

Như vậy trong mạch khuếch đại đảo (hình 4-6) cửa thuận không nối trực tiếp xuống đất mà thông qua một điện trở R có trị số:


UrUv N

R1

Rht

Hình 4-5. Mạch khuếch đại thuận

U1

U2

Un Ur

N

P

I1

I2

In

Iht

Rht

Rn

R2

R1

Hình 4-8. Mạch cộng đảo.

R = R1//Rht.

Đối với mạch khuếch đại thuận (hình 4-7) điện áp vào không đưa trực tiếp tới của thuận mà thông qua một điện trở R có trị số:

R = R1//Rht.

III. Các mạch điện ứng dụng bộ KĐTT 1. Mạch cộng1.1. Mạch cộng đảo

Vì UN = UP = 0V nên áp dụng quy tắc dòng điện nút tại N:

Nếu chọn R1 = R2 = .....= Rn = Rht/

.

32

UrUv

R

R1

Rht

Hình 4-7. Mạch khử điện áp lệch khôngHình 4-6. Mạch khử điện áp lệch không

Uv Ur

Rht

R1

R

U1

U2 UrN

I1

I2

PR4

R3

R2R1

Hình 4-10. Mạch trừ

1.2. Mạch cộng không đảo

Vì dòng vào của bộ KĐTT xấp xỉ bằng không nên ta có thể tính điện áp tại N như sau:

(1)

Áp dụng quy tắc dòng điện nút tại P ta có:

(2)

Do UN = UP thay (1) vào (2):

2. Mạch trừ


U1

U2

Un UrN

I1

I2

In P

R1

Rht

R

R

R

Hình 4-9. Mạch cộng thuận

UrUv

Ic

Iv

C

R

Hình 4-11. Mạch tích phân

Tại nút P:

(1)

Tại nút N:

(2)

Vì UN = UP nên thay (1) vào (2) ta có:

Nếu chọn R2 = R1, R4 = R3 ta có:

UR = (U2 – U1)

3. Mạch tích phân Mạch tích phân là mạch có tín hiệu ra tỉ lệ với tích phân tín hiệu vào.

Vì UN = UP = 0V nên UR = UC

Tại cửa N:

34

UrUv

Ic

IR

C

R

Hình 4-12. Mạch vi phân

Uv UrIR

ID

R

D

Hình 4-13. Mạch tạo hàm logarit

Tại thời điểm t = 0 thường UR0 = 0 nên:

= RC gọi là hằng số tích phân.

4. Mạch vi phân Mạch vi phân là mạch có tín hiệu ra tỉ lệ với vi phân tín hiệu vào.

Tại cửa N:

Mà UC = UV (do UN = Up = 0V) nên:

Trong đó = RC gọi là hằng số vi phân.

5. Mạch tạo hàm logarit

Biểu thức dòng trên điốt:


Trong đó:

ID Dòng thận trên điốt

IS Dòng ngược bão hòa

UT Điện áp nhiệt (26mV/250C)

UAK Điện áp thuận trên điốt

m Hệ số hiệu chỉnh giữa lý thuyết và thực tế

Trong miền làm việc ID >>IS nên ta có thể viết

Tại cửa đảo của bộ KĐTT:

Ở đây UAK = -UR

6. Mạch tạo hàm đối logarit

Tương tự như trên (mục 5) ta có:

Do Ud = 0V nên UV = UAK

Tại cửa đảo của bộ KĐTT:

36

Uv Ur

IR

ID

R

D

Hình 4-14. Mạch tạo hàm đối logarit

7. Mạch nhân

Từ sơ đồ tổng quát ta có:

Trong thực tế qua mỗi mạch sẽ có một hệ số truyền đạt nào đó nên tổng quát :

Nếu chập hai đầu vào với nhau (UX = UY) ta có mạch bình phương:

8. Mạch chia


Hình 4-15. Mạch nhân

Hình 4-16. Mạch chia

Hình 4-17. Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT

Từ sơ đồ ta có:

Tổng quát :

9. Mạch so sánh Mạch so sánh lợi dụng hệ số khuếch đại K0 rất lớn của bộ KĐTT. Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT gồm hai miền bão hòa và một miền tuyến tính. Vì K0 rất lớn nên đặc tuyến trong miền tuyến tính gần như thẳng đứng, nếu lý tưởng thì đặc tuyến trùng với trục UR.

Ta có UR = K0(UP – UN), vì K0 = (lý tưởng) nên khi UP > UN thì UR đã bão hòa dương và khi UP < UN thì UR đã bão hòa âm.

Mạch so sánh sử dụng bộ KĐTT đưa Uch (điện áp chuẩn) vào một cửa, cửa kia đưa điện áp cần so sánh. Tùy thuộc vào giá trị điện áp cần so sánh lớn hay nhỏ hơn U ch mà UR sẽ bão hòa dương hay bão hòa âm.

Với mạch hình 4-18 ta có:

Khi UV < Uch (hay UN < UP) thì UR = +URmax (bão hòa dương).

Khi UV > Uch (hay UN > UP) thì UR = -URmax (bão hòa âm).

38

Với mạch hình 4-20 ta có:

Khi UV < Uch (hay UN > UP) thì UR = -URmax (bão hòa âm).

Khi UV > Uch (hay UN < UP) thì UR = +URmax (bão hòa dương).


Uv Ur

Uch

Hình 4-18. Mạch so sánh Hình 4-19. Đặc tuyến truyền đạt

Uv Ur

Uch

Hình 4-20. Mạch so sánh Hình 4-21. Đặc tuyến truyền đạt

+Ucc

*

*

Ur

CLL1

Cr

C1

CE

R1

R2

RE

Hình 5-2. Mạch dao động ghép biến áp

Chương V MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. Khái niệm chung về dao động Mạch tạo dao động được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử. mạch tạo dao động là mạch khi được cấp nguồn thì nó sẽ tạo ra tín hiệu. Tín hiệu ở đây có thể là dao động sin hay các dạng xung vuông, tam giác, răng cưa…Trong chương này chỉ nghiên cứu dao động điều hòa (tín hiệu sin).

Sơ đồ khối của một mạch dao động điều hòa theo nguyên lý hồi tiếp trên hình 5-1 gồm hai khối là khối khuếch đại có hệ số khuếch đại K và khối hồi tiếp có hệ số truyền đạt Kht. Hồi tiếp trong mạch dao động điều hòa là hồi tiếp dương.

Để có dao động thì phải thỏa mãn điều kiện:

+ K.Kht = 1 gọi là điều kiện cân bằng biên độ.

+ K + ht = 2n gọi là điều kiện cân bằng pha (đây là điều kiện hồi tiếp dương).

Thực tế để mạch có thể phát sinh dao động thì K.Kht > 1, do đó biên độ ra sẽ bị méo dạng do bị giới hạn bởi nguồn nuôi. Để có biên độ ra ổn định và không méo thì trong mach dao động phải có một khâu điều chỉnh để sau khi phát sinh dao động nó sẽ điều chỉnh cho K.Kht = 1 để biên độ dao động là không đổi.

II. Mạch dao động LC Mạch tạo dao động LC sử dụng khung cộng hưởng LC để tạo dao động, tần số dao động của mạch chính là tần số của khung cộng hưởng.

1. Mạch dao động ghép biến áp

Mạch sử dụng biến áp để đưa tín hiệu hồi tiếp trở về. Mạch khuếch đại mắc Emiter chung nên K = , để thỏa mãn điều kiện cân bằng pha thì ht = , do đó cuộn sơ cấp

40

Hình 5-1.Sơ đồ khối mạch tạo dao động điều hòa

Z3

Z2

Z1

Hình 5-3. Sơ đồ khối mạch tạo dao dao động ba điểm

và cuộn thứ cấp phải quấn ngược chiều. Khi thỏa mãn cả điều kiện cân bằng biên độ

(tức là K.Kht =1) thì mạch sẽ phát sinh dao động tại tần số: .

2. Mạch tạo dao động ba điểmSơ đồ khối mạch tạo dao dao động ba điểm hình 5-3.

Để thỏa mãn điều kiện cân bằng pha phải có điều kiện:

+ X1, X2 > 0 và X3 < 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện cảm.

+ X1, X2 < 0 và X3 > 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện dung.

Khi thỏa mãn thêm điều kiện cân bằng biên độ (tức là K.Kht =1) thì mạch sẽ phát sinh dao động, và tần số dao động của mạch là nghiệm của phương trình:

X1 + X2 + X3 = 0

VD: Mạch dao động ba điểm điện cảm hình 5-4 và mạch dao động ba điểm điện dung hình 5-5.

Mạch điện hình 5-4 cho tần số dao động

Mạch điện hình 5-5 cho tần số dao động

Do chọn C << C1, C2 nên C Ctd.


+Ucc

+

C1

L2

L1

+C2

+ CEC

R2

R1

RE

Rc

+Ucc

C1

C2

+

Cv

L

+ CEC

R2

R1

RE

Rc

Hinh 5-4. Mạch dao động ba điểm điện cảm.

Hinh 5-5. Mạch dao động ba điểm điện dung.

R R

Ur

+Ucc

Cr

CERER2

R1 Rc

CCC

a. b

Hình 5-6. Mạch dao động 3 mắt RC dùng bộ KĐTT (a), dùng Tranzito (b)

R R RUr Uht

CCC

Hình 5-7. Khâu 3 mắt RC

III. Mạch dao động RC Mạch tạo dao động RC thường được sử dụng để tạo dao động ở tần số thấp. Mạch sử dụng RC trong khâu hồi tiếp.

1. Mạch dao động dùng 3 mắt RC trong khâu hồi tiếp Mạch sử dụng ba mắt RC trong khâu hồi tiếp, phần tử khuếch đại có thể dùng Tranzito hoặc bộ KĐTT như hình 5-6.

Khâu hồi tiếp gồm 3 mắt RC được tách ra như hình 5-7.

42

Ur+E

-EP

RR

C

C

+

R2

R1

Hình 5-8. Mạch dao động cầu Viên

.

Với .

Với ht = khi và

Để mạch có thể dao động thì phải thỏa mãn điều kiện cân bằng pha và cân bằng biên độ, nên mạch khuếch đại phải có:

K = 29 và K = .

Khi đó tần số dao động của mạch là:

Với mạch sử dụng bộ KĐTT để K = thì tín hiệu hồi tiếp phải đưa về cửa đảo. Mạch dùng bộ KĐTT R1 vừa tham gia trong khâu hồi tiếp vùa tham gia trong khâu khuếch đại do đó:

R1 = R và .

Mạch dùng tranzito phải chọn sao cho R = R1//R2//rbe và phải có =29 còn K

bằng vì mạch khuếch đại mắc Emiter chung.

2. Mạch dao động dùng mạch cầu Viên trong khâu hồi tiếp


Hình 5-9. Ký hiệu của Thạch anh

Hình 5-10. Sơ đồ tương đương của Thạch anh

Hình 5-11.

Khi = 0 thì ht = 0 và

Để mạch có thể dao động thì phải thỏa mãn điều kiện cân bằng pha và cân bằng biên độ, nên mạch khuếch đại phải có:

K = 0 tức là tín hiệu hồi tiếp được đưa về cửa thuận.

và K = 3 = .

IV. Mạch dao động dùng thạch anh Khi yêu cầu mạch dao động có tần số ổn định cao thì dùng mạch dao động thạch anh. Thạch anh có những tính chất tốt như: độ bền cơ học cao, ít chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và tác dụng hóa học.

Thạch anh có tính chất áp điện, tức là dưới tác dụng của điện trườngthì sinh ra dao động cơ học và ngược lại khi có dao động cơ học thì sinh ra điện tích, do đó có thể dùng thạch anh như một khung cộng hưởng. Sơ đồ tương đương của thạch anh như hình 5-10.

Trong đó: Cp là điện dung giá đỡ.

Lq, Cq, rq phụ thuộc vào kích thước thạch anh và cách cắt nó. Thạch anh có kích thước càng nhỏ thì Lq, Cq, rq càng nhỏ và tần số dao động càng cao.

Để thay đổi tần số cộng hưởng riêng của thạch anh người ta mắc nối tiếp nó với một tụ điện như hình 5-11.

Thạch anh có hai tần số cộng hưởng: Một tần số cộng hưởng song song fp và một tần số cộng hưởng nối tiếp fq. Tùy theo cách mắc mà mạch sẽ cho tần số dao động là fp

hay fq.

Để kích thích phần tử thạch anh hoạt động trong mạch cộng hưởng nối tiếp (hình 5-12), người ta mắc nó nối tiếp với phần tử hồi tiếp. Tại tần số cộng hưởng nối tiếp trở kháng của thạch anh là nhỏ nhất và khi đó hồi tiếp dương là lớn nhất.

44

Khi thạch anh cộng hưởng song song (hình 5-13) thì trở kháng của nó là lớn nhất. Tại tần số cộng hưởng song song thạch anh được coi như một phần tử điện kháng lớn nhất. Và mạch điện lúc này là mạch dao động 3 điểm điện dung.

Một số mạch dao động dùng thạch anh:


Hình 5-12. Mạch cho tần số dao động nối tiếp (fq)

Hình 5-13. Mạch cho tần số dao động song song (fp)

tx

T

U

t 0

T

tq tqn

U

t 0

T tx

U

t 0

Hình 6-1. Các dạng tín hiệu xung

Chương VI MẠCH XUNG

I. Khái niệm chung Tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian. Tín hiệu xung thường được gọi theo hình dạng của nó: xung vuông, xung tam giác, xung răng cưa, xung nhọn…

Các tham số của tín hiệu xung

Các tham số cơ bản của tín hiệu. xung là biên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn trước, sườn sau, độ sụt đỉnh (hình 6-2).

- Biên độ xung xác định bằng giá trị lớn nhất của tín hiệu xung , ký hiệu Û .

- Độ rộng sườn trước và sườn sau xác định khoảng thời gian tăng, giảm của biên độ xung trong khoảng 0,1Û đến 0,9 Û.

- Độ rộng xung tx là khoảng thời gian tồn tại của tín hiệu xung.

- Độ sụt đỉnh xung U thể hiện mức giảm biên độ ở đoạn đỉnh xung.

Với dãy xung tuần hoàn có các tham số đặc trưng sau:

- Chu kỳ lặp lại T, tần số xung f = 1/T.

- Hệ số lấp đầy = tx/T.

Trong mạch tạo xung Tranzito và bộ KĐTT làm việc ở chế độ khóa.

- Chế độ khóa của tranzito gồm hai trạng thái tắt và thông bão hòa do điện áp đặt ở đầu vào điều khiển.

- Với bộ KĐTT điểm làm việc nằm trong vùng bão hòa, điện áp ra chỉ ở hai mức bão hòa âm hoặc bão hòa dương.

46

U

t 0 ttr ts

tx

UU

Hình 6-2. Các tham số của tín hiệu xung

Tra

Uv Ur

R2

R1

P UP(+)

UP(-)

Hình 6-3. Trigơ đảo Hình 6-4. Dạng tín hiệu vào và ra

II. Trigơ Trigơ là mạch có hai trạng thái ổn định. Khi có nguồn mạch ở một trạng thái ổn định nào đó. Khi có một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái một lần .

1. Trigơ đảo

Từ dạng sóng ta thấy khi Uv có giá trị âm lớn , mạch ở trạng thái bão hoà dương

Ur = +Urmax , trên lối vào thuận có:

.

Uv tăng dần, trạng thái này vẫn không đổi cho tới khi Uv > UP(+) điện áp vào hai đầu IC đổi dấu nên đầu ra đột biến sang trạng thái bão hoà âm, Ura = -Urmax

lập tức qua mạch phân áp đưa về cửa thuận điện áp:

.


Uv Ur

R2

R1

Hình 6-5. Trigơ thuận Hình 6-6. Dạng tín hiệu vào ra

Điện áp vào tăng lên rồi giảm xuống. Khi UV < UP(-), điện áp đầu vào IC đổi dấu làm đầu ra IC lật trạng thái sang bão hoà dương Ur = +Urmax. Và cứ như vậy, khi tác dụng điện áp sin vào cửa đảo, đầu ra ta nhận được dãy xung vuông có độ rộng xung:

tx=Txvào/2.

Txra = Txvào.

2. Trigơ thuận

Tại cửa thuận của bộ KĐTT ta có:

UP > 0 khi (1)

UP < 0 khi (2)

Khi Uv có giá trị âm lớn , mạch ở trạng thái bão hoà âm UR = -URmax, lúc này

,Uv tăng dần, trạng thái này vẫn không đổi cho tới khi Uv > Ung, từ

(1) ta thấy UP > 0 nên đầu ra lật trạng thái sang bão hoà dương UR = +URmax, lúc

này .

48

Ura2

Ura1

+Ucc

R1

R2

R3

R4C2

C1

T1

T2

Hình 6-7. Mạch dao động da hài dùng Tranzito

Điện áp vào tăng lên rồi giảm xuống. Khi UV < Ung, từ (2) ta thấy UP < 0 nên đầu ra lật trạng thái sang bão hoà âm Ur = -Urmax. Và cứ như vậy, khi tác dụng điện áp sin vào cửa thuận, đầu ra ta nhận được dãy xung vuông.

III. Mạch dao động đa hài 1. Mạch dao động đa hài dùng tranzito- Nguyên lý hoạt động: Coi như mạch đã bình thường, xung ra có biên độ ổn định, xét tại thời điểm mạch đang ở trạng thái T1 tắt, T2 thông (bão hoà). Lúc này tụ C2 (trước đó nạp điện) đang phóng điện từ +C2 qua T2, nguồn nuôi, qua điện trở R3 đến -C2 đặt điện áp âm lên cực gốc T1 làm cho UB1 < 0 giữ T1 tắt trong một khoảng thời gian. Đồng thời với quá trình đó, tụ C1 nạp điện từ +UCC qua R1 đến +C1, -C1 qua rBET2 đến đất nhanh chóng đến điện áp bằng UCC (do trong mạch có R1<<R3) làm cho Ura1 nhanh chóng tăng lên bằng UCC (Ura1 = UCC).

Do C2 phóng làm cho UB1 tăng dần, khi UB1> 0 T1 thông xuất hiện dòng IB1, IC1 và tăng lên làm cho Ura1 giảm, qua tụ C1 dẫn đến UB2 giảm, dòng T2

giảm và Ura2 tăng. Qua C2 lượng tăng đưa vào cực gốc T1 làm cho UB1 tiếp tục tăng, dòng qua T1 tiếp tục tăng. Hồi tiếp dương xẩy ra nhanh chóng (xem như tức thời) làm cho T1 thông (bão hoà), T2 tắt.

Tiếp theo tụ C1 lại phóng điện qua T1, nguồn nuôi và điện trở R2 giữ cho T2

tắt

trong một khoảng thời gian. Tụ C2 nạp điện từ nguồn +UCC qua R4 và điện trở rBET1, nhanh chóng đến điện áp bằng UCC do có R4<<R2 làm cho Ura2 tăng nhanh lên mức Ura2 = UCC.


Hình 6-8. Dạng xung ra

Ur

R

C

R2R1

P

Hình 6-9. Mạch dao động đa hài dùng bộ KĐTT

Dòng phóng giảm làm cho UB2 tăng lên . Khi UB2 > 0 T2 thông trở lại, T1 tắt mạch chuyển sang trạng thái ban đầu.

Các tham số xung ra:

Biên độ xung ra:

Độ rộng xung tx1 là thời gian T1 tắt, tụ C2 phóng điện qua R3 nên tx1 được tính:

tx1 = R3.C2ln2 0,7 R3.C2.

Tương tự tx2 là thời gian T2 tắt, tụ C1 phóng điện qua R2 nên tx2 được tính:

tx2 = R2.C1ln2 0,7R2.C1

Chu kỳ dao động của mạch:

T = tx1+ tx2 = 0,7(R3.C2+R2.C1)

Tần số dao động của mạch:

Với mạch đối xứng ta có:

R1 = R4 = RC; R2 = R3 = RB; C1 = C2 = C; các tranzito T1, T2 cùng loại:

tx1 = tx2 = 0,7.RB.C

T = 2tx = 1,4.RB.C

2. Mạch dao động đa hài dùng bộ KĐTT Mạch đa hài tự dao động dùng bộ KĐTT hình 6-9 và dạng xung ở các cực theo thời gian như ở hình 6-10.

Phân tích nguyên lý làm việc của mạch bắt đầu tại thời điểm mạch đang ở trạng thái bão hoà dương Ura = +Urmax. Lập tức qua mạch phân áp R1 R2 đưa về cửa thuận một điện áp:

50

Hình 6-10. Dạng tín hiệu trên các cửa bộ KĐTT

Tụ C trước đó nạp điện áp âm, phóng điện qua đầu ra IC, điện trở R, khi phóng hết điện áp âm rồi nạp tiếp làm cho UC tăng lên. Khi UC > UP(+) thì đầu ra lập tức đột biến về -URmax, mạch chuyển sang trạng thái bão hoà âm.

Qua mạch phân áp R1 R2 đưa về cửa thuận một điện áp:

.

Tụ C đang nạp thì phóng điện (do điện áp ra đổi cực tính) qua điện trở R làm cho UC giảm xuống không, rồi nạp tiếp về phía –URmax. Khi UC < UP(-) thì đầu ra đột biến từ -Urmax về +Urmax, mạch chuyển sang trạng thái bão hoà dương. Cứ như vậy mạch tự làm việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác cho dãy xung vuông ở đầu ra.

Khi nguồn nuôi đối xứng có +Urmax= |-Urmax| thì độ rộng xung tx được xác định:

Nếu chọn R1 = R2 thì:

tx = R.C.ln31,1R.C

Chu kỳ dao động:


R

Uv UrD

+E

Hình 6-11. Mạch hạn chế trên

U UV UR

t E

Hình 6-12. Dạng tín hiệu vào ra

T = 2tx 2,2 R.C

Tần số dao động:

C.R2,21

T1f

IV. Mạch hạn biên Mạch hạn chế biên độ còn gọi là mạch xén biên, trong đó tín hiệu ra ur luôn tỷ lệ với tín hiệu vào (uV) nếu uV chưa vượt quá một giá trị ngưỡng cho trước, còn khi uV

vượt quá mức ngưỡng thì tín hiệu ra ur luôn giữ ở một giá trị không đổi. Các linh kiện tích cực được sử dụng trong mạch hạn chế thường là điốt, tranzito hay IC.

Phân loại: Hạn chế trên.

Hạn chế dưới.

Hạn chế hai phía.

Cả ba loại trên đều có thể mắc mạch song song hoặc nối tiếp tùy vào cách mắc tải song song hay nối tiếp với điốt. Sau đây ta sẽ xét các mạch hạn chế dùng điốt lý tưởng.

Các mạch hạn chế biên độ chỉ cho kết quả lý tưởng khi hở mạch đầu ra (Z R = ) và điốt lý tưởng

1. Hạn chế trênHạn chế trên là mạch mà khi UV < Ung thì UR = UV, khi UV > Ung thì UR = Ung.

VD: Mạch điện hình 6-11.

2. Hạn chế dướiHạn chế trên là mạch mà khi UV < Ung thì UR = UV, khi UV > Ung thì UR = Ung.


52

UR U

UV

t

E


Hình 6-13. Mạch hạn chế dưới

URR

Uv UrD

+ E

Uv Ur

R

D2D1

+E2+

E1

Hình 6-15. Mạch hạn chế hai phía

U

E2

0

E1

t

UV

UR


3. Hạn chế hai phía Hạn chế trên là mạch mà khi Ung1 < UV < Ung2 thì UR = UV, khi UV > Ung2 thì

UR = Ung2 và khiUV < Ung1 thì UR = Ung1.



tqt tqn

T

t

Hình 6-17: Tín hiệu xung răng cưa

U

U

0

V. Mạch tạo xung răng cưa1. Các tham số của xung răng cưa Tín hiệu xung răng cưa được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, chẳng hạn làm tín hiệu quét trong các máy hiện sóng, làm tín hiệu so sánh biến đổi điện áp hay thời gian.v.v...

Trên hình 6-17 là một tín hiệu xung răng cưa thông thường. Nó bao gồm hai phần, phần biến thiên tuyến tính theo thời gian gọi là thời gian quét thuận tqt và phần còn lại là thời gian quét ngược tqn. Các mạch tạo tín hiệu răng cưa phải bảo đảm sao cho thời gian quét thuận lớn hơn rất nhiều thời gian quét ngược. Biên độ của xung răng cưa là

. Tín hiệu răng cưa có thể dương hay âm, thực hiện quét lên hoặc quét xuống và mạch tạo xung răng cưa có thể hoạt động ở chế độ đợi hay tự dao động.

Trong thực tế, phần quét thuận của xung răng cưa không hoàn toàn tuyến tính. Do đó để đánh giá chất lượng đường quét của xung răng cưa, ta đưa ra hệ số phi tuyến , định nghĩa như sau:

trong đó: là độ dốc ở điểm bắt đầu đường quét thuận.

là độ dốc ở điểm kết thúc đường quét thuận.

Ngoài ra mạch quét còn được đánh giá theo hiệu suất sử dụng nguồn cung cấp.

Với là biên độ, EC là điện áp nguồn. Nói chung tín hiệu răng cưa được tạo ra dựa trên quá trình nạp và phóng của tụ. Các mạch tạo xung răng cưa đều dựa theo một trong ba nguyên lý cơ bản sau:

54

Uv t

Uv

t

Ur EC

tqt tqn

0

0 Ubh

^

RU


+Ec

Ur

+

C+

Cv

RB Rc

Hình 6-18. Mạch tạo xung răng cưa

- Nạp, phóng cho tụ bằng mạch RC đơn giản.

- Nạp hoặc phóng cho tụ qua nguồn dòng ổn định.

- Dùng hồi tiếp để ổn định dòng nạp cho tụ.

2. Mạch tạo xung răng cưa dùng RC đơn giản Trên hình 6-18 là sơ đồ nguyên lý tạo xung răng cưa dùng mạch RC đơn giản. Trong mạch tranzito hoạt động ở chế độ khoá. Bình thường, khi không có xung kích

thích, tranzito thông bão hoà do được cung cấp dòng IB khá lớn qua, do đó tín hiệu ra 0rU . Khi

mạch được kích thích xung âm, tranzito tắt, tụ C nạp điện từ nguồn EC qua R. Điện áp trên tụ tăng dần theo biểu thức:

Khi xung vào kết thúc tranzito thông và bão hoà trở lại, tụ C phóng điện nhanh qua tranzito tới giá trị gần bằng không. Thời gian quét thuận của mạch bằng thời gian tồn tại của xung vào, còn thời gian quét ngược là thời gian phóng điện của tụ C.

Nhược điểm của loại mạch này là chất lượng tuyến tính của phần quét thuận không cao, do ở cuối dòng nạp cho tụ giảm dần. Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng nguồn dòng ổn định để nạp cho tụ.

2. Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng Nguyên lý hoạt động của mạch giống mạch RC đơn giản chỉ khác ở chỗ trong mạch này RC của T1 được thay bởi nguồn dòng ổn định (gồm T2, RE, RB2, Dz).

Với mạch RC đơn giản (hình 6-18) ta thấy:


UV

Ur

+Ec

T1

Uv

Dz

RB2

T2

RE

RB1

+

Cv

+

C

Hình 6-20. Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng

Do UR = UC càng lớn thì dòng nạp cho tụ C càng nhỏ do đó UC không tuyến tính. Với mạch dùng nguồn dòng hình 6-20 ta thấy khi có xung âm vào T1 tắt, C được nạp điện, dòng nạp bây giờ là không đổi do nguồn dòng ổn định.

56

Mạch lấy mẫu

ADC

Lượng tử hóa

Mã hóa

UMUA UD

fm

fđh

Hình 7-1. Sơ đồ khối của bộ chuyển đổi AD

Chương VII CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SỐ VÀ SỐ TƯƠNG TỰ

I. Nguyên tắc chuyển đổi tương tự - số (ADC)Hình 7-1 là sơ đồ khối của bộ chuyển đổi AD.

1. Mạch Lấy mẫuTín hiệu tương tự (UA) được đưa đến mạch lấy mẫu.

- Tại các thời điểm cách đều nhau (Tm) mạch lấy mẫu sẽ lấy mẫu biên độ của tín hiệu tương tự (UA).

được gọi là tần số lấy mẫu.

Để có thể khôi phục lại tín hiệu một cách trung thực thì tần số lấy mẫu phải thỏa mãn điều kiện:

Trong đó: là tần số lớn nhất của tín hiệu.

B là dải tần của tín hiệu.

- Mẫu tín hiệu này được giữ trong quá trình chuyển đổi nó thành tín hiệu số.

2. Mạch lượng tử - Mã hóa - Tín hiệu ra của mạch lấy mẫu được đưa đến mạch lượng tử để làm tròn với độ chính

xác .

Nếu tín hiệu số có N bít thì mức lượng tử Q có giá trị

Trong đó : Q là mức lượng tử

UAmax là giá trị điện áp tương tự lớn nhất mà bộ chuyển đổi có thể chuyển đổi được.


gọi là sai số lượng tử. Sai số này càng nhỏ khi số bít càng lớn.

- Tín hiệu UM sau khi được làm tròn sẽ được mạch lượng tử rời rạc với nguyên lần mức lượng tử.

- Sau mạch lượng tử là mạch mã hóa. Kết quả lượng tử được sắp xếp theo một quy luật mã theo yêu cầu. Quá trình lượng tử hóa và mã hóa xẩy ra đồng thời không thể tách rời hai quá trình này.

3. Các phương pháp chuyển đổi tương tự - số3.1. Biến đổi song song Trong phương pháp chuyển đổi song song, tín hiệu được so sánh cùng một lúc với nhiều giá trị chuẩn. Do đó tất cả các bit được xác định đồng thời và đưa đến đầu ra.

3.2. Biến đổi nối tiếp theo mã đếm Ở đây quá trình so sánh được thực hiện lần lượt từng bước theo quy luật của mã đếm. Kết quả chuyển đổi được xác định bằng cách đếm số lượng giá trị chuẩn có thể chứa được trong giá trị tín hiệu tương tự cần chuyển đổi.

3.3. Biến đổi nối tiếp theo mã nhị phân Quá trình so sánh được thực hiện lần lượt từng bước theo quy luật mã nhị phân. Các đơn vị chuẩn dùng để so sánh lấy các giá trị giảm dần theo quy luật mã nhị phân, do đó các bit được xác định lần lượt từ bit có nghĩa lớn nhất (MSB) đến bit có nghĩa nhỏ nhất (LSB)

4. Biến đổi song song - nối tiếp kết hợp Trong phương pháp này, qua mỗi bước so sánh có thể xác định được tối thiểu là 2 bit đồng thời.

II. Một số phương pháp chuyển đổi AD1. Chuyển đổi AD theo phương pháp song song Sơ đồ của phương pháp này như ở hình 7-2. Tín hiệu tương tự đã lấy mẫu UM được đồng thời đưa đến các bộ so sánh S1 Sm.

Điện áp chuẩn Uch được đưa đến đầu vào thứ 2 của bộ so sánh qua thang điện trở R. Do các điện áp chuẩn đặt vào các bộ so sánh lân cận khác nhau một lượng không đổi và giảm dần từ S1 đến Sm. Đầu ra các bộ so sánh có điện áp vào lớn hơn điện áp chuẩn lấy trên thang điện trở, có mức logic "1", các đầu ra còn lại có mức logic "0". Tất cả các ðầu ra ðýợc nối ðến mạch "Và", một ðầu mạch "Và" nối tới mạch tạo xung nhịp. Chỉ khi có xung nhịp ðýa tới ðầu vào "Và" thì các xung đầu ra bộ so sánh mới đưa ra mạch nhớ FF (Flip-Flop). Như vậy cứ sau 1 thời gian bằng 1 chu kỳ xung nhịp lại có 1 tín hiệu được biến đổi và đưa đến đầu ra. Xung nhịp bảo đảm cho quá trình so sánh kết thúc mới đưa tín hiệu vào bộ nhớ. Bộ mã hoá có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào dưới dạng mã đếm thành mã nhị phân.

Mạch này có ưu điểm là tốc độ biến đổi nhanh, vì quá trình so sánh thực hiện song song. Nhưng nhược điểm là kết cấu mạch phức tạp với số linh kiện quá lớn.

58

_ S1

+

FF

FF

FF

FF

Mạch mã hóa

_ S2

+

_ S3

+

_ Sm

+

Nhịp

+Uch

UM

R

R

R

2R

UD

Hình 7-2. Sơ đồ chuyển đổi AD theo phương pháp song song

SS Logic Nhịp

Đếm

Đảo DAC

+KĐUA Uh +A

-A

UD

UM

Hình 7-3. Sơ đồ khối A/D nối tiếp dùng vòng hồi tiếp

2. Chuyển đổi AD nối tiếp dùng vòng hồi tiếp

Điện áp tương tự UA được so sánh với một giá trị ước lượng cho trước UM.

Khi: UA > UM thì Uh > 0;

UA < UM thì Uh < 0;

Trong đó Uh là điện áp sai số giữa UA và UM. Điện áp hiệu dụng Uh được khuyếch đại rồi đưa đến mạch so sánh SS. Nếu Uh > 0 thì đầu ra SS có +A = 1. Nếu Uh < 0 thì đầu ra SS có –A = 1

Kết quả so sánh được đưa vào một mạch logic đồng thời với tín hiệu nhịp. Tuỳ thuộc vào tín hiệu ra SS, tại những thời điểm có xung nhịp mạch logic sẽ điều khiển bộ đếm sao cho ứng với +A thì bộ đếm sẽ đếm thuận và -A thì bộ đếm sẽ đếm ngược.


Tạo điện áp răng cưa

Tạonhịp

SS1

SS2

+ -

+ -

UA

USS1

USS2

UC UG UD

Hình 7-4. Sơ đồ nguyên tắc của A/D làm việc theo phương pháp đếm đơn giản

Đếm

Nếu bộ đếm được kết cấu theo quy luật mã nhị phân thì trên đầu ra A/D sẽ có tín hiệu số dưới dạng mã đó. Tín hiệu đi được một vòng ứng với một chu kỳ của xung nhịp.

Tín hiệu số xác định được trong bước so sánh thứ nhất qua D/A sẽ dẫn ra được giá trị ước lượng mới để so sánh với UA trong bước tiếp theo. Quá trình này được lặp lại cho

đến khi 2Q|U| h ; lúc đó +A = -A = 0, do đó mạch đếm giữ nguyên trạng thái và ta

nhận được kết quả chuyển đổi chính xác của UA với N bit yêu cầu.

So sánh với các phương pháp đã xét, ở đây mạch đơn giản, các linh kiện sử dụng lặp lại nhiều lần. Mạch làm việc với tốc độ không cao lắm nhưng chính xác.

3. Chuyển đổi AD theo phương pháp đếm đơn giản

Điện áp vào UA được so sánh với điện áp chuẩn dạng răng cưa UC nhờ bộ so sánh SS1. Khi UA > UC thì SS1 = 1, khi UA < UC thì SS1 = 0.

Bộ so sánh SS2 so sánh điện áp răng cưa với mức 0V (đất). USS1 và USS2

được đưa đến một mạch "Và". Xung ra UG có độ rộng tỷ lệ với độ lớn của điện áp vào tương tự UA, với giả thiết xung chuẩn dạng răng cưa có độ dốc không đổi.

Mạch "Và" thứ 2 chỉ cho ra các xung nhịp khi tồn tại UG, nghĩa là trong khoảng thời gian t1 đến t2(0 < UC < UA). Mạch đếm đầu ra sẽ đếm số xung nhịp đó. Đương nhiên, số xung này tỷ lệ với độ lớn của UA.

60

Hình 7-5. Tín hiệu tại các cổng

21

I1 IN-1

2N-1

=

20

Rht

UM

_

+I0

1N2R2

RR

K

Uch Tín hiệu điều khiển số

Hình 7-7. Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi D/A theo phương pháp thang điện trở

Bộ lọc thông thấp

Bộ chuyển đổi DA

UMTín hiệu số Tín hiệu tương tự

Hình 7-6. Sơ đồ khối chuyển đổi DA

III. Chuyển đổi DASơ đồ khối chuyển đổi DA như hình 7-6.

Tín hiệu số được đưa vào bộ chuyển đổi DA, đầu ra bộ chuyển đổi DA là UM. UM

sau khi qua bộ lọc thông thấp sẽ cho tín hiệu tương tự tương ứng.

1. Chuyển đổi DA bằng phương pháp thang điện trở

Đầu vào bộ khuyếch đại thuật toán là một thang điện trở, trị số của chúng phân bố theo mã nhị phân, các điện trở lân cận nhau hơn kém nhau 2 lần. Tín hiệu điều khiển là tín hiệu số cần chuyển đổi. Bít có nghĩa nhỏ nhất (LSB) được đưa đến điều khiển khóa nối với điện trở lớn nhất R, bit có nghĩa lớn hơn tiếp đó được đưa đến điều khiển khóa

nối với điện trở nhỏ hơn R/2... và MSB điều khiển khóa nối với điện trở nhỏ nhất

. Nếu một bít có giá trị "0" thì khóa tương ứng nối đất và nếu một bít có giá trị "1" thì khóa K tương ứng nối với nguồn điện áp chuẩn Uch để tạo nên một dòng điện tỷ lệ


I0. . .

_

+ UM

RhtiN-1

iN-2i1i0

R R 2R

2R2R2R

I0 I0 I0

KTín hiệu điều khiển

Hình 7-8. Sơ đồ nguyên lý bộ chuyển đổi D/A theo phương pháp mạng điện trở

nghịch với trị số điện trở của nhánh đó, nghĩa là Io có giá trị bé nhất, IN-1 có giá trị lớn nhất. Dòng sinh ra trong các nhánh điện trở được đưa đến đầu vào bộ khuyếch đại, đầu ra bộ khuyếch đại thuật toán có điện áp:

Rht.(b0.I0 + b1.I1 + … + bN-2.IN-2 + bN-1.IN-1)

Trong đó bi (i = 0,1, 2…..N-1) sẽ bằng không nếu bít có giá trị là “0”và sẽ bằng một nếu bít có giá trị là “1”.

2. Chuyển đổi DA bằng phương pháp mạng điện trở

Tín hiệu cần chuyển đổi được đưa đến chuyển mạch K. Khi một bít nào đó của tín hiệu điều khiển là "0" thì I0 tương ứng với bít đó bị ngắn mạch qua khóa xuống đất. Ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển là "1" thì I0 ứng với bít đó được dẫn tới đầu vào bộ khuyếch đại qua mạng điện trở.

Trong sơ đồ này mạng điện trở làm nhiệm vụ phân dòng. Vì điện trở nhánh ngang bằng một nửa điện trở nhánh dọc, nên dòng đi qua mỗi khâu điện trở thì giảm đi một nửa. Dòng điện ứng với LSB đi qua N-1 khâu điện trở, dòng điện ứng với bit có nghĩa lớn hơn đi qua N-2 khâu.....và dòng ứng với MSB được đưa trực tiếp đến đầu bộ khuyếch đại. Kết quả là các dòng điện ở cửa vào bộ khuyếch đại có trị số tương ứng với bit mà nó đại diện. Chúng có trị số giảm dần từ MSB đến LSB theo mã nhị phân. Điện trở ở nhánh ngang cuối cùng có giá trị số là 2R bằng điện trở nhánh dọc để đảm

bảo sự phân dòng cho ở khâu cuối cùng cũng giống như các khâu trước.

Giống như mạch chuyển đổi DA bằng phương pháp thang điện trở ta cũng có:

Rht.(b0.i0 + b1.i1 + … + bN-2.iN-2 + bN-1.iN-1)

Trong đó bi (i = 0,1, 2…..N-1) sẽ bằng không nếu bít có giá trị là “0”và sẽ bằng một nếu bít có giá trị là “1”.

62

Chương 8 MẠCH CUNG CẤP NGUỒN MỘT CHIỀU

I. Khái niệm chung Mạch nguồn cung cấp có nhiệm vụ cung cấp năng lượng một chiều cho các mạch điện và thiết bị điện tử hoạt động. Năng lượng một chiều của nó được lấy từ nguồn xoay chiều của lưới điện thông qua quá trình biến đổi thực hiện trong bộ nguồn một chiều. Hình 8-1 biểu diễn sơ đồ khối của một bộ nguồn một chiều hoàn chỉnh với chức năng các khối như sau:

- Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu. Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U 1 không cần biến áp.

- Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng U3. Sự không bằng phẳng này phụ thuộc cụ thể vào từng dạng mạch chỉnh lưu.

- Mạch lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U3 thành điện áp một chiều U4 ít nhấp nhô hơn.

- Mạch ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra của nó U5 (It). Khi U4 thay đổi theo sự mất ổn định của U1 hay It. Trong những trường hợp nếu không có yêu cầu cao thì không cần mạch ổn áp hay ổn dòng một chiều.

II. Biến áp nguồn và mạch chỉnh lưu Biến áp nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều đặt vào cuộn sơ cấp thành điện áp xoay chiều theo yêu cầu trên cuộn thứ cấp. Đa số các biến áp dùng trong thiết bị điện tử là biến thế hạ áp.

1. Chỉnh lưu nửa chu kỳHình 8-2 là mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ.

Giả sử nửa chu kỳ đầu U2 dương, điốt D phân cực thuận, D thông nên có dòng qua điốt, qua Rt khép kín mạch.

Nửa chu kỳ âm của U2 điốt D phân cực ngược nên khoá, không có dòng qua tải. Nếu bỏ qua sụt áp thuận trên điốt thì dạng sóng điện áp nguồn, dạng sóng điện áp ra, như hình 8-3. Như vậy trên tải chỉ có dòng với nửa chu kỳ dương.


Hình 8-1. Sơ đồ khối của một bộ nguồn một chiều

2. Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ2.1. Chỉnh lưu hai nửa dùng biến áp thứ cấp có điểm giữa

Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ là trong cả hai nửa chu kỳ của điện áp xoay chiều đều có dòng điện qua tải. Điện áp vào và điện áp ra được mô tả trên đồ thị hình 8-5.

2.2. Chỉnh lưu hai nửa dùng mạch chỉnh lưu cầu Giống như mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa, mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ dùng mạch cầu điốt (hình 8-6) cũng có dòng trên tải liên tục trong hai nửa chu kỳ điện áp vào.

Điện áp vào và điện áp ra được minh họa trên đồ thị hình 8-7.

2.3. Mạch chỉnh lưu bội áp Mạch chỉnh lưu bội áp thường được sử dụng khi yêu cầu điện áp ra lớn nhưng dòng nhỏ. Mạch nhân đôi điện áp như hình 8-8.

.

64

U2

t

URt

t

^

2U

^

2U

Hình 8-3. Dạng điện áp vào, ra

U21

U22

Rt

D2

D1

U1

Hình 8-4. Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

U2

t

^

2U

U21

URt

U22

t

Hình 8-5. Dạng tín hiệu vào, ra

U1U2

Rt

Hình 8-6. Mạch chỉnh lưu cầu

Hình 8-2. Mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ

- Giả sử nửa chu kỳ dương D1 thông C1 nạp đầy tới giá trị , nửa chu kỳ âm D2 thông C2 được nạp đầy tới giá trị như vậy trên tải sẽ có điện áp

bằng hai lần .

Mạch nhân điện áp có n tầng như hình 8-9.

- Giả sử nửa chu kỳ âm D1 thông C1

nạp đầy tới giá trị , nửa chu kỳ dương D2 thông C2 được nạp đầy với giá trị UC2 = UC1 + = 2 , như vậy nếu có n tầng thì trên tải sẽ có điện áp bằng n .

III. Bộ lọc nguồn Đầu ra của bộ chỉnh lưu ta thu được điện áp một chiều, tuy nhiên điện áp này không ổn định do có còn các thành phần xoay chiều. Vì vậy để có điện áp một chiều ổn định hơn phải cho qua bộ lọc.

Tín hiệu sau khi qua bộ lọc gồm thành phần một chiều có giá trị UDC và thành phần thay đổi có giá trị Ur , thành phần thay đổi này có giá trị nhỏ.


U2

t

^

2U

U21

URt

U22

t

Hình 8-7. Dạng điện áp vào, ra

U1 U2

D1

D2

Ur Rt

+

C2

+C1

Hình 8-8. Mạch nhân đôi điện áp

U1 U2 D1 D2

Ur

U2

Cn-1

Cn+1

+

++

C2

+C1

Hình 8-9. Mạch nhân điện áp có n tầng

Ta xác định độ gợn sóng theo công thức:

- Điện áp ra của nguồn khi không tải và khi có tải là khác nhau (khi có tải sẽ nhỏ hơn). Lượng chênh lệch này được gọi là hệ số ổn định điện áp UR:

Hệ số này càng tiến tới gần không thì bộ nguồn càng lý tưởng.

VD:

- Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điện áp ra như sau:

Ta có độ gợn sóng của mạch là:

- Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điện áp ra như sau:

Ta có độ gợn sóng của mạch là:

1. Bộ lọc dùng tụ điện Mạch lọc thông dụng hiện nay là dùng tụ điện như hình 8-12. Tụ sẽ ngắn mạch thành phần xoay chiều làm độ gợn sóng trên tải ít nhỏ hơn nhưng vẫn còn nhấp nhô. Hình 8-11 là dạng điện áp sau nắn, điện áp có độ mấp mô lớn.

66

U21

U22

Rt

D2

D1

Hình 8-10. Mạch chỉnh lưu không có lọc nguồn

URt

t

Hình 8-11. Dạng điện áp ra khi chưa có bộ lọc nguồn

Hình 8-13 là điện áp khi có tụ lọc nguồn. Khi điện áp tăng tụ nạp, khi điện áp giảm tụ phóng qua Rt. Nếu Rt thì UC sẽ luôn bằng .

- Điện áp gợn sóng UAC sau lọc được tính theo công thức:

- Điện áp UDC sau lọc được tính theo công thức:

Trong đó: - Biên độ điện áp sau chỉnh lưu.

IDC – Dòng trên tải, đơn vị mA.

C – Điện dung bộ lọc, đơn vị F.

F – Tần số của mạng điện, đơn vị kHz.

2. Bộ lọc RC Để giảm nhỏ độ gợn sóng, ở đầu ra bộ lọc tụ điện ta mắc thêm khâu lọc RC như hình 8-14.Với mạch này độ gợn sóng sau R là khá nhỏ, tuy nhiên mạch này


U1U2

D1

D2U2Rt

+

C

Hình 8-12. Mạch chỉnh lưu có tụ lọc nguồn

^

2U UC

t

UC

Hình 8-13. Dạng điện áp ra khi có tụ lọc nguồn

U1U2

D1

D2U2

+ C2

R

Rt

+

C1

Hình 8-14. Mạch chỉnh lưu có khâu lọc RC

Điện áp một chiều trước và sau điện trở R là và được tính như sau:

Với mạch lọc RC, gợn sóng sau R là khá nhỏ, tuy nhiên mạch này chỉ dùng khi dòng tải nhỏ, khi dòng tải lớn công suất tổn hao trên R là lớn, để tránh điều này người ta thay điện trở R bằng cuộn cảm (hình 8-15). Điện trở thuần cuộn cảm là rất nhỏ nên tổn hao công suất trên nó là nhỏ, còn điện áp xoay chiều sẽ bị chặn lại không cho ra tải.

IV. Mạch ổn áp Mạch ổn áp có nhiệm vụ ổn định điện áp ra khi điện áp trên U2 thay đổi hoặc khi tải thay đổi.

1. Ổn áp dùng điốt ZenerSơ đồ mạch ổn áp dùng điốt Zener trên hình 8-16.

Điốt zener khi được phân cực ngược và làm việc ở vùng đánh thủng đặc điểm là dòng ngược qua điốt thay đổi lớn nhưng điện áp ngược hai đầu điốt thay đổi rất ít. Nếu điốt có đặc tuyến ngược càng dốc hay đặc tuyến càng gần song song với trục tung thì độ ổn định điện áp càng tốt.

Từ mạch điện ta có:

Từ công thức trên ta thấy khi UV tăng hoặc giảm thì dòng qua điốt sẽ tăng hay giảm theo nên sụt áp trên R cung tăng hoặc giảm làm cho điện áp ra ổn định. Để ổn

68

U1U2

D1

D2U2

L

+ C2 Rt

+

C1

Hình 8-15. Mạch chỉnh lưu có khâu lọc LC

Uv RtZ

R

Hình 8-16. Sơ đồ mạch ổn áp dùng điốt Zener

IZmin

IZTB

IZMax

UZMax UZMin

UZ

A

B

U

I

Vùng ổn áp

Hình 8-17. Đặc tuyến V-A của điốt Zener

Uv Ur

T

Rt

Z

R

Hình 8-19. Ổn áp vắng khuếch đại

định điện áp cân bằng về hai phía (tăng và giảm) ta phải chọn R sao cho điểm làm việc nằm giữa đặc tuyến vùng đánh thủng của điốt.

2. Ổn áp dùng tranzito Có hai loại ổn áp dùng tranzito là ổn áp nối tiếp và ổn áp song song. Ổn áp nối tiếp là tranzito được mắc nối tiếp với tải, ổn áp song song là tranzito được mắc song song với tải.

2.1. Ổn áp nối tiếpSơ đồ khối mạch ổn áp nối tiếp hình 8-18.

- Mạch lấy mẫu: Lấy mẫu điện áp ra.

- Nguồn chuẩn: Là điện áp có giá trị chuẩn.

- Mạch so sánh: So sánh điện áp lấy mẫu và điện áp chuẩn.

- Khâu khuếch đại: Khuếch đại điện áp sai lệch giữa nguồn chuẩn và điện áp mẫu.

- PTHC: Là Tranzito công suất làm việc ở chế độ khuếch đại. Khi điện áp vào hay tải thay đổi, điện áp mẫu sẽ thay đổi do đó điện áp sai lệch do mạch so sánh đưa ra sẽ thay đổi làm cho Tranzito sẽ thông nhiều hay thông ít nên điện áp ra sẽ được ổn định.

2.1.1. Ổn áp vắng khuếch đại Mạch cho điện áp ra:

UR = UZ - UBE

Giả sử UR tăng tức là UE tăng nên UBE giảm (do điện áp UB được giữ cố định bởi Z) làm cho Tranzito thông yếu hơn làm cho UR giảm, do đó UR được duy trì ổn định.

Ngược lại nếu UR giảm tức là UE giảm nên UBE tăng (do điện áp UB được giữ cố định bởi Z) làm cho Tranzito thông mạnh hơn làm cho UR tăng, do đó UR được duy trì ổn định.


Ur

Lấy mẫu

Tải

Nguồn chuẩn

PTHC

Khuếch đại

So sánh

UV

Hình 8-18. Sơ đồ khối mạch ổn áp nối tiếp

T1

Z

UrUv

T2

R

R2

R1

Hình 8-20. Ổn áp có khuếch đại

Z

Uv Ur

R3

R2R1

T

Hình 8-21. Mạch ổn áp dùng bộ KĐTT

2.1.2. Ổn áp có khuếch đạiỔn áp có khuếch đại hình 8-20.

Nguyên lý ổn áp như sau:

Giả sử UR tăng lên UB2 tăng lên, do đó UBE2 = UB2 - UZ tăng lên T2 thông mạnh hơn làm cho UCE2 giảm tức là UB1 giảm làm cho T1 giảm thông, do đó UR giảm xuống nên duy trì ổn định UR. Nếu UR giảm chúng ta giải thích ngược lại.

Vì dòng IB2 nhỏ nên từ mạch điện ta có:

2.1.3. Mạch ổn áp dùng bộ KĐTTHình 8-21 là mạch ổn áp dùng bộ KĐTT.

Ta có thể tính điện áp ra theo công thức :

70

Ur

Lấy mẫu

Nguồn chuẩn

PTHC

Khuếch đại

So sánh

UV

Hình 8-23. Sơ đồ khối mạch ổn áp song song

Rt

R

Giả sử UR tăng làm cho điện áp tại cửa đảo của bộ KĐTT tăng theo nên điện áp ra sẽ giảm xuống, do đó duy trì ổn định điện áp ra. Nếu UR giảm ta giải thích ngược lại.

2.1.4. Mạch hạn chế dòngĐể bảo vệ mạch ổn áp khi bị quá tải hoặc ngắn mạch ta dùng sơ đồ hình 8-22.

Khi dòng tải tăng quá giới hạn thì sụt áp trên R4 tăng lên, làm cho T2 thông, làm giảm dòng IB1 do đó giảm dòng qua T1 tráng quá dòng trên tải.

2.2. Ổn áp song song Hình 8-23 là sơ đồ khối mạch ổn áp song song. Các khối chức năng của nó cũng giống với sơ đồ khối mạch ổn áp nối tiếp. Mạch ổn áp song song chỉ khác với mạch ổn áp nối tiếp ở chỗ phần tử hiệu chỉnh được mắc song song với tải, nó có tác dụng tăng hoặc giảm dòng khi điện áp vào tăng hoặc giảm do đó làm cho sụt áp trên R tăng hoặc giảm theo nên UR được ổn định .

2.2.1. Ổn áp vắng khuếch đại Điện áp ra của mạch hình 8-24 được tính theo công thức :

Giả sử UR tăng lên sẽ làm cho


T2

T1

Z

UrUv

R4

R3

R2

R1

Hình 8-22. Mạch ổn áp có hạn dòng

T2

T1Z

UrUvRt

R2

R1

Hình 8-25. Ổn áp song song có khuếch đại

Z

UrUv

R2

R4

R3R1

Hình 8-26. Mạch ổn áp dùng bộ KĐTT

UBE = UR-UZ tăng lên, do đó T sẽ thông mạnh hơn, dòng qua T sẽ tăng làm cho sụt áp trên R tăng, kéo UR giảm xuống, nên UR được duy trì ổn định. Nếu UR giảm ta giải thích ngược lại.

2.2.2. Ổn áp có khuếch đại

Điện áp ra của mạch được tính theo công thức :

Giả sử UR tăng lên sẽ làm cho UB2 tăng lên, do đó T2 sẽ thông mạnh hơn, dòng qua T2 sẽ tăngtức là dòng IB1 tăng, làm cho dòng qua T1 tăng, do đó sụt áp trên T tăng, kéo UR giảm xuống, nên UR được duy trì ổn định. Nếu UR giảm ta giải thích ngược lại.

2.2.3. Ổn áp dùng KĐTT Điện áp UZ ổn định được so sánh với điện áp hồi tiếp từ bộ phân áp R3 và R4 để điều khiển Tranzito.

Giả sử UR tăng làm cho điện áp tại cửa thuận của bộ KĐTT tăng theo nên điện áp ra của bộ KĐTT tăng lên, do đó Tranzito thông mạnh hơn làm cho sụt áp trên R2 tăng UR giảm xuống, do đó duy trì ổn định điện áp ra. Nếu UR giảm ta giải thích ngược lại.

72

Uv UrT Rt

Z

R

Hình 8-24. Ổn áp song song vắng khuếch đại

Uv Ur

78xx

T

R

Hình 8-29. Tăng dòng ra cho họ 78xx

Uv Ur

78xx

+ C2+ C1

Hình 8-27. Họ IC ổn áp 78xx

3. Ổn áp dùng IC Các mạch ổn áp nối tiếp hay song song hiện nay được tích hợp thành IC ổn áp, mặc dù cấu tạo bên trong IC có thể khác nhau nhưng tác dụng của chúng là như nhau. Điện áp ra ổn định có thể thay đổi được bằng cách nối thêm linh kiện bên ngoài.

3.1. IC ổn áp cố định Họ IC 78xx cung cấp điện áp ra từ +5V đến +24V. ký hiệu xx để chỉ điện áp ra.

VD: 7805 cho điện áp ra là 5V, 7812 cho điện áp ra 12V. Họ IC 78xx cung cấp dòng cho tải tối đa là 1A.

Họ 78xx có 3 chân một chân vào, một chân ra và một chân nối đất (hình 8-27)

Họ IC 79xx tương tự họ 78xx chỉ khác là nó cung cấp điện áp ra cố định từ -5V đến -24V.

Để tăng dòng và áp ra cho loại IC này người ta nối mạch như hình 8-28 và hình 8-29.

Với mạch điện hình 8-28 ta có:

UR = UZ + UR78xx.

Mạch hình 8-29, điện áp ra bằng điện áp của 78xx nhưng dòng ra được tăng lên do có Tranzito T.

3.2. IC ổn áp có thể điều chỉnh điện áp ra


Uv Ur

78xx

Dz

R

Hình 8-28. Tăng điện áp ra cho họ 78xx

Một số loại IC ổn áp có thể điều chỉnh được điện áp ra theo yêu cầu như IC LM317, nó có thể điều chỉnh điện áp ra từ 1,2V đến 37V tùy theo các linh kiện đấu bên ngoài (hình 8-30). Khi điều chỉnh chiết áp VR thì điện áp ra thay đổi theo công thức:

PHẦN II BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Bài 1.1 Cho mạch điện hình 1. UCC = +12V; Rc = 3,3k; RE = 1k; R1 = 22k;

R2 = 5,6k; Rt = 8k; = 99. Biết UBE0 ở chế dộ A là 0,6V.

74

Hình 8-30. Ổn áp dùng LM317

Uv Ur

LM317

VR

R

Iadj

+

CE

+

Cv

Rt

+Cr

Uv

+12V

RER2

R1 Rc

RE CE

+UCC

Hình 1

IC0

IE0

IB0

+

CE

+

Cv

Rt

+Cr

Uv

+12V

RER2

R1 Rc

RE CE

IR1

IR2

+Ucc

Hình 2

a. Xác định chế độ dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc QA.

b. Xác định tải một chiều và xoay chiều của tầng khuếch đại.

c. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI của mạch.

Bài giải:a. Tính các giá trị dòng và áp trên các cực của tranzito

- Chọn chiều dòng điện như hình 2

- Vì IB0 rất nhỏ so với IR1và IR2 nên IR1 IR2 do đó ta có:

Do đó:


IC

UCE

QA IB0 = 18,3A

0

1,81mA

2,79mA

4,22V +12V

Hình 3

Suy ra:

Dòng điện một chiều trên các cực của tranzito

Suy ra:

- Phương trình đường tải một chiều:

- Khi IC0 = 0 thì UCE0 =UCC = +12V.

- Khi UCE0 = 0 thì

Phương trình đường tải được vẽ như sau:

- Tại điểm làm việc:

- Điểm làm việc có toạ độ QA(4,22V; 1,81mA).

b. Tải một chiều là tải có dòng một chiều đầu ra đi qua, như vậy nó bao gồm RC và RE:

Tải xoay chiều là tải có dòng xoay chiều đầu ra đi qua, như vậy nó bao gồm RC//Rt:

76

c. Tính các tham số ZV, ZR, KU, KI của mạch.

Ta có:

lần

- Dấu trừ thể hiện sự ngược pha giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào.

lần.

Bài 1.2. Cho mạch điện hình 4. Biết UCC = +12V; RB = 220k; RE = 2,7k;

Rt = 2,7k; cho UBE0 ở chế độ A là 0,6V; = 99.

a. Xác định các giá trị dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc QA.

b. Xác định tải một chiều và xoay chiều của tầng khuếch đại.

c. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI của mạch.

Bài giảia. Chọn chiều dòng điện như hình 5


+

Cv

+Cr

Uv

+12V

RtRE

RB

Hình 4

IC0

+

Cv

+Cr

Uv

+12V

RtRE

RB

IB0

IE0

Hình 5

Ta có:

Từ đây ta có:

- Phương trình đường tải một chiều:

- Khi IE = 0 thì UCE =UCC = +12V.

- Khi UCE = 0 thì

Phương trình đường tải được vẽ hình 6.

- Tại điểm làm việc:

Điểm làm việc có toạ độ QA(5,79V; 2,3mA).

b. Tải một chiều là tải có dòng một chiều đầu ra đi qua, như vậy nó chính là RE:

Tải xoay chiều là tải có dòng xoay chiều đầu ra đi qua, như vậy nó bao gồm RE//Rt:

c. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI

78

CE RE

+

+

Cv +Cr

Uv

+12V

R2

R1 Rc

+Ucc

UR

Hình 7

KU 1

lần

Bài 1.3. Cho mạch điện như hình 7. Cho UCC = +12V; RC = 3,3k; RE = 1k;

= 99; UBE0 ở chế dộ A là 0,6V.

Xác định giá trị R1 và R2 để điện áp một chiều tại cực C của Tranzito là 6V.

Bài giải

Vì UC0 = 6V nên ta có:

Ta tính được UB0:


IE

UCE

QA IB0 = 23A

0

2,3mA

4,44mA

5,79V +12V

Hình 6

Do IB0 rất nhỏ hơn IR1 và IR2 nên:

Chọn một giá trị điện trở và sẽ tính được giá trị còn lại:

Ta chọn R2 = 5,6k R1 = 21,94k.

Bài 1.4. Cho mạch điện như hình 8. Cho UD = +12V; RD = 1,5k; RS = 1k,

RG = 1M, UP = - 4V, IDSS = 8mA. Xác định điểm làm việc tĩnh của mạch.

Bài giải

Vì dòng qua RG rất nhỏ(coi như bằng 0) nên:

(1)

Ta có phương trình của đặc tuyến truyền đạt như sau:

(2)

Thay (1) vào (2) và thay số ta có phương trình:

Nghiệm của phương trình chính là dòng tĩnh ID0. Giải phương trình ta có 2 nghiệm: ID

bằng 2mA và 8mA. Vì nghiệm phải nhỏ hơn IDSS nên chỉ có nghiệm ID = 2mA là thoả mãn.

Như vậy:

Phương trình đường tải 1 chiều:

80

Cr

CvUr

Uv

UD

+ CsRG RS

RD

Hình 8

- Khi ID = 0, UDS = UD = 12V.

- Khi UDS = 0, ID = 4,8mA.

Vậy điểm làm việc của mạch là (UDS0 = 7V; ID0 = 2mA).

Bài 1.5. Cho mạch điện như hình 10. Cho UD = +12V; RD = 1,5k; RS = 1k, RG1 = 50k, RG2 = 10k, Up = - 4V, IDSS = 8mA. Xác định điểm làm việc tĩnh của mạch.

Bài giảiDo IG 0 nên:

(1)

Ta có phương trình của đặc tuyến truyền đạt như sau:

(2)

Thay (1) vào (2) ta có phương trình bậc 2 đối với ID:


ID

UDS

Q UGSQ = -2V

0

2mA

4,8mA

7V 12V

Hình 9

RG1 Cr

CvUr

Uv

UD

+ CsRG2 RS

RD

Hình 10

Giải phương trình ta thu được 2 nghiệm là 3,39mA và 10,6mA, nhận thấy chỉ có giá trị 3,39mA là thích hợp nên:

Phương trình đường tải 1 chiều:

- Khi ID = 0, UDS = UD = 12V.

- Khi UDS = 0, ID = 4,8mA.

Vậy điểm làm việc của mạch là (UDS0 = 3,5V; ID0 = 3,39mA).

Bài 1.6. Cho mạch điện hình 12.

Biết UCC = +24V, Rt = 4, hệ số biến áp là

n = W2/W1 = 0,2.

a. Tính công suất xoay chiều lớn nhất ra trên tải và hiệu suất của mạch.

b. Cho = 50, tính R1 để có công suất xoay chiều ra lớn nhất.

Bài giải

a. Tính công suất xoay chiều

(*)

Từ hình 1.13 ta có:

82

ID

UDS

Q UGSQ = -1,39V

0

3,39mA

4,8mA

3,5V 12V

Hình 11 +Ucc

Uv

W1 W2

+

C

R1 Rt

Q

Hình 12

Thay vào (*) ta có:

- Tính công suất nguồn cung cấp và hiệu suất của mạch

b. Công suất ra lớn nhất khi

Từ đây ta có:


IBmin

UCE

ICĐường tải 1 chiều

^

CU

M

Q

N

CIIB0 IC0

IBmax

minCEU axCEmUCCU0CEU

Hình 13

.

Bài 1.7. Cho mạch điện hình 14. Biết +UCC = +12V, -UCC = -12V;

UD = UBE0 = 0,4V. Coi Tranzito là lý tưởng. Dòng phân cực bằng 1mA. Tính R1, R2, PRmax và hiệu suất của tầng khuếch đại, biết Rt = 8.

Bài giải

Đây là tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ AB không biến áp. Ta coi dòng IB0

của Q1 và Q2 là rất nhỏ hơn dòng phân cực Ip, nên để mạch làm việc đối xứng ta có:

- Do Tranzito là lý tưởng nên biên độ điện áp ra bằng UCC do đó ta có:

- Bỏ qua dòng IC0 ta có công suất của nguồn cung cấp:

(1)

- Dòng trung bình trong một nửa chu kỳ được tính theo công thức sau

(2)

Ta lại có:

84

+Ucc

-Ucc

Uv +C

D2

D1

R2

R1

RtQ2

Q1

Hình 14

(3)

Thay (2), (3) vào (1) ta có:

P0 = 11,46W.

Bài 1.8. Cho mạch điện hình 15

Biết UCC = +48V, R2 = 100, Rt = 4, hệ số biến áp là n = W2/W1 = 0,2.

a. Xác định R1 để mạch làm việc ở chế độ AB.

b. Tính công suất ra lớn nhất trên tải và hiệu suất của mạch.

c. Để mạch làm việc ở chế độ B thì phải nối mạch như thế nào?

Bài giảia. Để mạch làm việc ở chế độ AB thì UBE0 = 0,4V ta có:

.

b. Để tính công suất ra lớn nhất và hiệu suất của mạch ta chỉ cần tính nửa chu kỳ dương (Q1 thông). Ta có đồ thị đường tải như hình 16.

- Tải Rt phản ánh trên cực C của Tranzito:

- Công suất ra lớn nhất:


Uv

+Ucc

UrW1W1

W2

R1

R2

Q2

Q1

Rt

Hình 15

- Công suất của nguồn cung cấp:

c. Để mạch làm việc ở chế độ B yêu cầu UBE0 = 0V, do đó phải ngắn mạch R2 và đoản mạch R1.

Bài 1.9. Cho mạch điện hình 17. Biết URmax = 12V; R1 = 2,2k; R2 = 3,3k; VR = 200k.

a. Xác định biểu thức tính UR theo UV, R1, R2 và VR.

86

0

CI

IC

VCEmin

IC0

UCEUCEmax VCC

^

CU

Đường tải 1 chiều

Hình 16

+E

-EUv Ur

VRR2

R1+

Hình 17

b. Cho UV = - 0,2V, tính giải điện áp UR khi VR thay đổi từ 0 200k. Xác định giá trị VR lớn nhất mà bộ KĐTT vẫn làm việc trong miền tuyến tính.

Bài giải

a. Chọn dòng điện chạy như hình 18.

Ta có:

Với bộ KĐTT lý tưởng thì dòng vào là bằng 0 nên:

Ta lại có UN = UP = 0 (bộ KĐTT lý tưởng) do đó:

b. Khi VR = 0 thay số ta có:

Khi VR = 200k ta có:

Vì URmax = 12V nên khi VR thay đổi dải điện áp UR từ 0,3V đến 12V.

- Để bộ KĐTT vẫn làm việc trong miền tuyến tính thì UR 12V, tức là:

Bài 1.10. Cho mạch điện hình 19. Biết URmax = 12V; R1 = 2,7k; R2 = 5,6k;

VR = 200k.

a. Xác định biểu thức tính UR theo UV, R1, R2 và VR.

b. Cho UV = - 0,2V, tính giải điện áp UR khi VR thay đổi từ 0 200k. Xác định giá trị VR lớn nhất mà BKĐTT vẫn làm việc trong miền tuyến tính.


+E

-EUv Ur

VRR2

R1+

I1

Iht

N P

Hình 18

Bài giải

Vì dòng vào bộ KĐTT bằng 0 nên ta có:

Ta lại có UV = UP = UN = UR1 (bộ KĐTT lý tưởng) do đó:

b. Khi VR = 0 thay số ta có:

Khi VR = 200k ta có:

Vì URmax = 12V nên khi VR thay đổi dải điện áp UR từ -0,61V đến -12V.

- Để bộ KĐTT vẫn làm việc trong miền tuyến tính thì UR 12V, tức là:


Biết URmax = 12V;

88

+E

-EUv

Ur

VR

R2

R1

+

Hình 19

U1

U2Ur

+E

-E

R3

R4

R1

R2+

Hình 20

U1

U2Ur

+E

-E

R3

R4

R1

R2+

N

PI2

I1

Hình 21

a Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, R1, R2, R3 và R4.

b. Biết R1 = R2 = R; R3 = 30k; R4 = 90k.

Tính UR trong các trường hợp sau:

+ U1 = 0,4v; U2 = 0,2V.

+ U1 = 3V; U2 = 4V.

+ U1 = -3V; U2 = -4V.

Bài giải

Chọn chiều dòng điện như hình 21.

Ta có:

Vì dòng vào bộ KĐTT là rất nhỏ nên:

(1)

(2)

Do UN = UP nên thay (2) vào (1) ta có:

(3)

b. Thay số vào (3) ta có:

+ Trường hợp U1 = 0,4v; U2 = 0,2V.

+ Trường hợp U1 = 3V; U2 = 4V.

Vì URmax = 12V nên ta lấy UR = 12V.


I1

I2 P

N

Iht

-E

U1

U2Ur

+E

R4

R3R1

R2+

Hình 23

+ Trường hợp U1 = -3V; U2 = -4V.

Vì URmax = 12V nên ta lấy UR = -12V.


Biết URmax = 12V;

a Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, R1, R2, R3.

b. Cho biết tác dụng của R4 và tìm giá trị tối ưu của R4, biết R1 = 25k; R2 = 15k;

R3 = 150k;


Do dòng vào bộ KĐTT là bằng 0 nên tại nút P ta có:

hay

Vì UN = UP = 0V

b. R4 là điện trở bù lệch 0 của điện áp đầu ra, để bù lệch 0 tốt nhất thì giá trị R4 là:

.

90

Hình 22

U1

U2Ur

+E

-ER4

R3R1

R2+


Biết E = 15V;

a. Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, R1, R2, R3, R4.

b. Tìm R4 để điện áp lệch không ở đầu ra bằng không, biết R1 = 5k; R2 = 5k; R3 = 3k.

Bài giảia. Chọn chiều dòng điện như hình 25.

Ta có:

Vì dòng vào bộ KĐTT là rất nhỏ nên:

(1)

Vì dòng vào bộ KĐTT là rất nhỏ nên ta lại có:

(2)


U1

U2Ur

+E

-E

R3

R4

R1

R2+

Hình 24

U1

U2Ur

+E

-E

R3

R4

R1

R2+

N

PI2

I1

Hình 25

Do UN = UP nên thay (2) vào (1) ta có:

b. Để điện áp lệch không ở đầu ra bằng không thì phải có:


Biết E = 12V;

a. Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, U3, R1, R2, R3, R4, R5.

b. Giả sử bộ KĐTT có dòng dò, cho

R1 = 10k, R2 = 10k, R3 = 20k,

R5 = 100k, Tìm R4 để điện áp lệch không ở đầu ra bằng không. Tính UR với R4 vừa tìm được; biết U1 = 0,1V, U2 = 0,2V, U3 = 0,3V .


Tại N ta có:

(1)

92

-E

+E

U3

U2

U1R5

R3

Ur+

R4

R2

R1

Hình 26

-E

+E

U3

U2

U1R5

R3

Ur+

R4

R2

R1 I1

I2

Iht

I3

I4

N

P

Hình 27

Tại P:

(2)

Ta lại có UN = UP (Bộ KĐTT là lý tưởng) nên thay (2) vào (1) ta có:

b. Để điện áp lệch không ở đầu ra bằng không thì phải có:

.

Thay số ta có:



Biết E = 12V, C = 2,2F, R1 = 10k,

R2 = 15k, R3 = 20k. Ban đầu điện áp trên tụ bằng 0V.

a. Xác định biểu thức tính UR(t) theo UV1, UV2, UV3.

b. Cho

Tính UR(t) tại thời điểm t = 5ms.


94

Uv1

Uv2

Uv3+E

-E

C

UrR3

R2

R1

+

Hình 28

I2

Uv1

Uv2

Uv3+E

-E

C

UrR3

R2

R1

+

I1

I3

Iht

Hình 29

Tại cửa đảo của bộ KĐTT ta có:

Vì bộ KĐTT là lý tưởng nên UN = UP = 0V ,do đó ta có:

(*)

b. Thay số các giá trị đã cho vào (*) ta có

Tại thời điểm t = 5ms thay vào ta có:

Bài 1.16. Cho mạch điện hình 30. Biết URmax = 12V, C = 2,2F, R = 10k. Ban đầu điện áp trên tụ bằng 0V.

a. Xác định biểu thức tính UR(t) theo UV1, UV2.

b. Cho UV2 = 0,5, UV1 = - 0,5V; Tính UR(t) tại thời điểm t = 1ms.

c. Tính và vẽ UR(t) khi t?

Bài giảia. Chọn chiều dòng điện như hình 31.

Tại cửa P ta có:

Tại cửa N ta có:


Uv1

Uv2

+E

-E

C

C

UrR

R

+

Hình 30

Uv1

Uv2

+E

-E

C

C

UrR

R

+

I1

IC

Iht

I2

Hình 31

Lấy phương trình (2) trừ đi phương trình (1) và chú ý UN = UP ta có:

(*)

b. Thay các giá trị đã cho vào (*) ta có:

- Tại thời điểm t = 1ms ta có:

c. Căn cứ vào biểu thức (*) ta thấy khi t thì UR cũng +. Nhưng điện áp ra lớn nhất chỉ là +URmax = +12V. Sau thời điểm (t = t1) UR = +URmax thì UR không tăng nữa. Ta tìm t1 bằng cách giải phương trình sau:

- Đồ thị điện áp ra:

96

UR

t

+12V

0,26s 0

Hình 32

Bài 1.17. Cho mạch điện dao động 3 mắt RC hình 33. R = 1k, C = 104. Khi mạch hoạt động ở chế độ xác lập:

a.Vẽ dạng điện áp ra.

b. Tính R1, RN, tần số của điện áp UR.

Bài giảia. Mạch dao động 3 mắt RC cho ra tín hiệu sin, dạng điện áp như sau

b. Vì cửa đảo của BKĐTT là điểm đất ảo nên R1 là điện trở thứ 3 của ba mắt RC do đó:

R1 = R = 1k.

Ngoài ra R1 còn tham gia vào mạch khuếch đại.

Vì mạch dao động khi 3 mắt RC có Kht = 1/29, để mạch có thể dao động ở chế độ xác lập phải thoả mãn điều kiện cân bằng biên độ:


-E

+EUr

C C C+

RN

R R

R1

Hình 33

UR(t)

t

0

Hình 34

UR(t)

t

0

Hình 36

RN = 29R1 = 29k.

Tính tần số:

Bài 1.18. Cho mạch điện hình 35. R = 10k, RN = 580k, C = 10nF 100nF. Khi mạch hoạt động ở chế độ xác lập:


b. Tính R1, Dải tần của điện áp UR khi tụ C thay đổi trong khoảng đã cho.

c. Giải thích tác dụng của bộ KĐTT nối giữa khâu hồi tiếp và khâu khuếch đại.

Bài giảia. Mạch điện là mạch dao động điều hoà nên dạng điện áp ra là hình sin (hình 36).

b. Vì mạch dao động 3 mắt RC có hệ số hồi tiếp Kht = 1/29, nên để mạch dao động ở chế độ xác lập thì khâu khuếch đại phải có hệ số khuếch đại K = 29 (Vì yêu cầu mạch dao động ở chế độ xác lập phải có K.Kht = 1)

98

Ur

+E

-E

+E

-E

+

+

R1

RN

C C C

R R R

Hình 35

Ur+E

-EP

RR

C

C

+

R2

R1

Hình 37

- Mạch có tần số dao động được tính theo công thức:

(*)

Thay các giá trị đã cho vào (*) ta có:

- Vậy khi C thay đổi trong khoảng đã cho thì dải tần của UR thay đổi trong khoảng từ 65Hz đến 650Hz.

c. Hệ số truyền đạt và góc dịch pha của 3 mắt RC được tính khi hở mạch tải. Khi nối trực tiếp 3 mắt RC vào khâu khuếch đại tức là khâu hồi tiếp có tải là trở kháng vào của khâu khuếch đại, do đó nó sẽ làm cho Kht và ht bị sai lệch. Để khắc phục hai điều này người ta mắc thêm bộ đệm vào giữa hai khâu để lợi dụng trở kháng vào (ZV = ) và trở kháng ra (ZR =0) lý tưởng của bộ KĐTT, do đó khâu khuếch đại và khâu hồi tiếp không ảnh hưởng lẫn nhau.

Bài 1.19. Cho mạch điện hình 37. R = 10k, R2 = 100k, C = 10nF 100nF. Khi mạch hoạt động ở chế độ xác lập:

a. Tính dải tần của điện áp UR khi tụ C thay đổi trong khoảng đã cho.

b. Tính R1.

Bài giảia. Đây là mạch dao động cầu Viên, khi ở chế độ xác lập mạch cho ra điện áp có tần số:

(*)

Thay các giá trị đã cho vào (*) ta có:


b. Mạch dao động cầu Viên có hệ số hồi tiếp Kht = 1/3, do điều kiện của mạch dao động ở chế độ xác lập là K.Kht = 1, nên K = 3. Ở đây khâu khuếch đại là khuếch đại

thuận nên ta có:

Bài 1.20. Cho mạch dao động điều hoà hình 38. R1 = R2 = R3 = 1,2k. Hệ số phẩm chất của khung cộng hưởng Q = 100. Tần số cộng hưởng fch = 100kHz.

a. Tìm điều kiện Rtđ của khung cộng hưởng L, C để mạch dao động ở chế độ xác lập.

b. Tính giá trị L, C và điện trở thuần r của cuộn cảm.

Bài giảia. Mạch dao động gồm hai khâu

Khâu khuếch đại bao gồm R1, R2 và bộ KĐTT.

Khâu hồi tiếp dương gồm R3 và khung L, C.

Khâu khuếch đại có hệ số khuếch đại:

.

Khâu hồi tiếp dương có hệ số hồi tiếp:

.

Ở đây Rtđ là trở kháng của khung L, C tại tần số cộng hưởng.

Để mạch dao động xác lập thì điều kiện K.Kht = 1 phải thoả mãn nên ta có:

100

Ur+E

-E

CL

R3

+

R2

R1

Hình 38

b. Ta có trở kháng của khung LC:

(r là điện trở thuần của cuộn cảm)

Vì r rất nhỏ nên:

Tại tần số cộng hưởng , tức là người ta gọi trở kháng của

khung L//C là Rtđ:

(1)

Hệ số phẩm chất Q được định nghĩa bởi công thức:

(2)

Từ (1) và (2) ta có:

(a)

Và có:

(b)

Thay số và giải hệ hai phương trình (a) và (b) có kết quả

C = 0,13F.

L = 19H.

- Thay các giá trị tính được vào (2) tìm được r:

.

Bài 1.21. Cho mạch điện dao động điều hoà ghép LC hình 39. Biết L = 15H,


C = 0,22F, hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng Q = 100. Cho RB >> rbe =2,5k, hệ số khuếch đại dòng = 100.

a. Xác định tỉ số biến áp n = W2/W1 để mạch có thể dao động được.

b. Tính tần số dao động của mạch.

Bài giảia. Đây là mạch dao động ghép biến áp, để có thể dao động được mạch phải thoả mãn điều kiện cân bằng pha ( ) và cân bằng biên độ (

).

- Vì mạch khuếch đại mắc EC nên điện áp ra quay pha 1800 so với điện áp vào. điện áp ra cảm ứng qua biên áp đưa tín hiệu qua về dầu vào. Do hai cuộn của biến áp quấn ngược chiều nên điện áp hồi tiếp quay pha 1800 so với điện áp ra, do đó tổng dịch pha của mạch khuếch đại và mạch hồi tiếp thoả mãn điều kiện pha.

- Để mạch có thể dao động được ta xét điều kiện cân bằng biên độ.

Trở kháng vào của tầng khuếch đại được phản ánh qua biến áp là Zpa:

- Tại tần số dao động khung cộng hưởng có trở kháng:

Hệ số khuếch đại:

Hệ số hồ tiếp:

102

W1W2

Ucc

RE

L C

CECB

RB

Q

Hình 39

Để mạch có thể dao động ở chế độ xác lập ta có phương trình:

Hay

Giải phương trình ta có 2 nghiệm: n1 = 0,03, n2 = 100. Chỉ có n1 = 0,03 là thoả mãn. Vì với mạch dao động ghép biến áp thường biến áp được ghép lỏng, tức là n < 1.

Vậy với hệ số biến áp là n = 0,03 thì mạch có thể dao động ở chế độ xác lập.

b. Mạch phát sinh dao động tại tần số cộng hưởng của khung LC

Bài 1.22. Cho mạch điện đa hài tự dao động hình 40. Biết URmax = 12V,

R1 = R2 = 50k, R = 10k, VR = 10k,

C = 2,2F;

a. Vẽ dạng điện áp UR và điện áp tại P, N.

b. Tính giải tần của UR khi VR thay đổi.

Bài giảia. Dạng điện áp trên hình 41.

b. Vì R1 = R2 nên ta có:

Thay số vào ta có dải tần của tín hiệu ra thay đổi trong khoảng:


+E

Ur

N

P

C VRR

R2R1

+

- E

Hình 40

UN

+6V 0

- 6V

UP

+6V 0 -6V

-Urmax

+Urmax

t

t

t

Ura

+12V

0

-12V

Hình 41Bài 1.23. Cho mạch điện đa hài tự dao động hình 42.

Cho +E = 12V, R3 = 10k, R2 thay đổi từ 5k đến 15k;

C1 = C2 = C = 2F.

Biết R2, R3 >>R1, R4.

a. Tính tx1.

b. Tính khoảng thay đổi tx2 và tần số f của mạch.

Bài giảia. Theo công thức ta có:

b. Khi R2 thay đổi thì tx2 sẽ thay đổi trong khoảng:

104

Ura2 Ura1

+EC

R1 R2 R3 R4C2C1

T1 T2

Hình 42

Uvào

Ura

Tra

t

U+12V

+6V

0-6V

-12V

Hình 44

Khi R2 thay đổi ta có tần số của mạch thay đổi trong khoảng:

Bài 1.24. Cho mạch điện hình 43. Biết

URmax = 12V; cho R1 = R2, .

a. Vẽ dạng điện áp vào và ra trên cùng một đồ thị.

b. Tìm thời gian t để mạch lật trạng thái lần đầu tiên.

Bài giảia. Dạng dạng điện áp vào và ra hình 44.

b. Để tìm khoảng thời gian lật tráng thái lần đầu tiên từ mốc toạ độ ta giải phương trình sau:


+E

-EUv

UrR2

R1

+

Hình 43

Uv Ur

R

D2D1

+E2+

E1

Hình 45

U

+6V

0

-6V

t

UV

UR

Hình 46 UR

+6V

0 -6V

-6V

+6V

UV

Hình 47

Bài 1.25. Cho mạch hạn biên hình 45. Cho E1 = E2 = 6V, Diốt là lý tưởng.

a. Giải thích hoạt động của mạch.

b. Cho , Vẽ dạng UV, UR. Vẽ đặc tuyến truyền đạt của mạch.

Bài giải

a. Nguyên lý hoạt động của mạch:

- Khi UV < E1 thì D1 thông, D2 tắt nên UR = E1.

- Khi UV > E2 thì D2 thông, D1 tắt nên UR = E2.

- Khi E1 UV E2 thì D1 và D2 đều tắt nên UR = UV.

b. Dạng điện áp vào và ra hình 46.

- Đặc tuyến truyền đạt của mạch:

106

Bài 1.26. Cho tín hiệu điều biên có hệ số điều chế m = 50%, tần số tin tức f s = 10kHz, sóng mang có biên độ 10mV và tần số ft = 1MHz.

a. Viết biểu thức tín hiệu điều biên.

b. Tính và vẽ phổ của tín hiệu điều biên.

c. Tín hiệu trên được trộn tần và khuếch đại với hệ số khuếch đại 500 lần, tần số ngoại sai là fns = 1455kHz. Viết biểu thức sau trộn tần ( lấy tần số hiệu ) .

Bài giảia. Biểu thức điều biên

Thay số ta có:

(*)

b. Tính và vẽ phổ

Ta triển khai biểu thức (*):

Như vậy ta thấy phổ của tín hiệu điều biên trên có 3 thành phần (hình 1.49)

+ Thàng phần sóng mang ft = 1MHz có biên độ là 10mV.

+ Biên tần dưới có tần số fd = 990kHz, biên độ là 2,5mV.

+ Biên tần trên có tần số ftr = 1010kHz, biên độ là 2,5mV.


f(kHz)

990 1000 1010

0

mV

10

2,5

0

Hình 48

c. Biểu thức sau trộn tần

Bài 1.27. Tốc độ lấy mẫu của đĩa CD là 44,1kHz. Số bít dùng cho mỗi mẫu là 8 bít.

a. Xác định tần số cao nhất của tín hiệu âm thanh để có thể khôi phục trung thực.

b. Xác định số mức cực đại có thể được mã hoá.

c. Xác định thời gian chuyển đổi tối đa của bộ chuyển đổi A/D và tần số xung đồng hồ.

d. Xác định độ rộng của một bít trong trường hợp đầu ra là nối tiếp.

Bài giảia. Tần số lấy mẫu theo lý thuyết có thể khôi phục trung thực:

- Thực tế thì tần số lớn nhất của âm thanh mà con người có thể nghe là 20kHz.

b. Số mức cực đại có thể được mã hoá

Số mức = 2N = 28 = 256 (mức).

- Trong đó N là số bít của tín hiệu số

c. Thời gian chuyển đổi tối đa của bộ A/D

Tần số xung đồng hồ

+ Nếu đầu ra là nối tiếp:

+ Nếu đầu ra là song song:

d. Trong thời gian chuyển đổi xung đồng hồ phải tạo ra được 8 bít nên độ rộng của một bít sẽ là:

108

Bài 1.28. Bộ Chuyển đổi A/D 8 bít có điện áp vào lớn nhất cho phép(điện áp toàn thang) là 10V. Hãy xác định số mức cực đại có thể được mã hoá và giá trị mức lượng tử Q.

Bài giảiSố mức cực đại có thể mã hoá = 2N = 28 =256(bước).

Giá trị mức lượng tử:

Bài 1.29. Mạch điện biến đổi D/A theo phương pháp thang điện trở hình 49.

Cho R = 80k, RN = 10k, Uch = 5V. Số bít của tín hiệu số là 4 bít (N=4).

a. Xác định điện áp ra lớn nhất (điện áp toàn thang).

b. Tính điện áp ra tương ứng cho các tín hiệu số: 0001; 0010; 1000; 1001.

Bài giảia. Từ mạch điện ta có:

- Điện áp ra lớn nhất khi tất cả các bít đều bằng 1, thay số ta có:


+ Uch

22

I1 IN-1

2N21

RN

UM

_

+I0

12N

R2

RR

K

Tín hiệu số điều khiển

Hình 49

Iht

b0

b1

b2

b3

Uch

R3

R2

R1

R0RN

Rc

UM

Hình 50

b. - Điện áp ra tương ứng tín hiệu số: 0001 (b3, b2, b1 = 0; b0 = 1)

- Với tín hiệu 0010(b3 = 0, b2 = 0, b1 = 1; b0 = 0)

- Với tín hiệu 1000 (b3 = 1, b2 = 0, b1 = 0; b0 = 0)

- Với tín hiệu 1001 (b3 = 1, b2 = 0, b1 = 0; b0 = 1)

Bài 1.30. Cho Mạch điện biến đổi số tương tự 4 bít như hình 50. Biết

R0 = 2R1 = 4R2 = 8R3 = 80k, Uch = 5V;

a. Xác định RN để UM lớn nhất(điện áp toàn thang) là 10V.

b.Với giá trị RN vừa tìm được hãy tính UM tương ứng với các tín hiệu số sau: 0001, 0010, 0101, 1000.

Bài giải

a. Từ mạch điện ta có:

110

I0. . .

_

+ UM

RhtiN-1

iN-2i1i0

R R 2R

2R2RR

I0 I0 I0


Hình 51

UM lớn nhất khi tất cả 4 bít đều bằng 1:

Thay số ta có:

b. Từ (*) ta có:

- Với 0001:

- Với 0010:

- Với 0101:

- Với 1000:

Bài 1.31. Cho mạch điện biến đổi D/A theo phương pháp mạng điện trở như hình 51. Tín hiệu số là 4bít, nguồn dòng có giá trị I0 = 1mA, RN = 5k. Xác định giá trị UM lớn nhất và ULSB.


Bài giải

+ Xác định UMmax:

Từ mạch điện ta thấy rằng: I0 = i3 = 2i2 = 4i1 = 8i0.

Ta có:

UM là lớn nhất khi tất cả các bít đều bằng 1:

+ Giá trị ULSB ứng với tín hiệu số 0001:

Bài 1.32. Cho mạch ổn áp như hình 52. R1 = 330, IDmin = 5mA, IDmax = 15mA,

UDZ = 5V.

a. Tính khoảng biến đổi của UV để UR vẫn ổn định, tính tổn hao công suất lớn nhất trên R1 khi hở tải (Rt = ) với UVmax.

b. Tính khoảng biến đổi của UV để UR vẫn ổn định và tính tổn hao công suất lớn nhất trên R1 khi Rt = 1k với UVmax.

112

Ur

IR

ID

It

UvRtDZ

R

Hình 52

R1

UrUvRt

Dz

R1

Q

Hình 53

Bài giảia. Khi hở tải (Rt = ) ta có:

- Khi ID = IDmin = 5mA

- Khi ID = IDmax = 15mA

- Như vậy khi hở mạch 6,65V UV 9,95V thì UR vẫn ổn định.

- Công suất tổn hao lớn nhất trên R1 là:

b. Khi Rt = 1k ta có:

- Khi ID = IDmin = 5mA

- Khi ID = IDmax = 15mA

- Như vậy khi Rt = 1k thì 8,3V UV 11,6V thì UR vẫn ổn định.

- Công suất tổn hao lớn nhất trên R1 là:

Bài 1.33. Cho mạch điện ổn áp song song hình 53. Biết R1 = 10, UD = 4,4V, Tranzitor Q có = 40, Rt = 100, dòng IDmax = 10mA.

a. Xác định điện áp UR.

b.Tính UVmax, công suất chịu đựng lớn nhất của R1.


Ur

It

IDIc

IR1

UvRt

Dz

R1

Q

Hình 54

Bài giải

a. Chọn chiều dòng điện như hình 54

Từ sơ đồ mạch điện ta có:

b.

Công suất chịu đựng lớn nhất của R1

Bài 1.34. Cho mạch điện ổn áp hình 55. Biết UV = 16V, R1 + R2 = 2k, UR biến thiên từ 8V đến 12V, UD = 5V, UBE1 = UBE2 = 0,6V.

a. Tính R2 khi UR = 8V và khi UR = 12V.

114

b. Tính R3 để dòng qua tải là 200mA, khi UR = 12V, biết khi đó IDZ = 3mA và Q1 có

= 99.

c. Tính công suất tổn hao trên Q1 trong câu b.

Bài giảia. Vì dòng IB2 rất nhỏ nên ta coi IR1 = IR2 từ mạch điện ta có:

- Khi UR = 8V:

.

- Khi UR = 12V:

.

b. Tính R3

Ta có IC2 IE2 =IDZ = 3mA.

IR3 = IB1 + IC2 = 3mA + 2mA =5mA.

.

c. Công suất tổn hao trên Q1:


Uv

It

Ur

R3

Dz

Q2

R2

R1

Rt

Q1

Hình 55

Ur

IB1

IE

R3R2

R1

Uv

Rt

Q1

Dz

+

Hình 56

Bài 1.35. Cho mạch điện ổn áp như hình 56. Cho UV = 12V, R1 = 1k, R2 = 500, UD

= 5V, dòng ra cực đại của bộ KĐTT là 5mA, Q1 có = 99.

a. Tính điện áp ra trên tải.

b. Tính dòng cực đại qua tải và công suất tiêu tán trên Q.

Bài giảia. Tính điện áp ra trên tải

.

.

b. Tính dòng cực đại qua tải và công suất tiêu tán trên Q.

- Dòng IBQ1max chính bằng dòng ra cực đại của bộ KĐTT

Do đó dòng cực đại qua tải sẽ là:

.

- Công suất tiêu hao trên Q1 là:

.

116

PHẦN III BÀI TẬP TỰ GIẢI

Bài 2.1. Cho mạch điện hình 57. UCC = +12V; Rc = 2,7k; RE = 1,2k;

R1 = 20k; R2 = 6k; Rt = 8k; = 99. Biết UBE0 ở chế dộ A là 0,6V;

a. Vẽ sơ đồ tương đương xoay chiều của mạch điện.

b. Xác định chế độ dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc QA.

c. Xác định tải một chiều và xoay chiều của tầng khuếch đại.

d. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI của mạch.

e. Nêu tác dụng của tụ CE? Nếu bỏ tụ CE thì hệ số khuếch đại KU sẽ thay đổ như thế nào?


+

CE

+

Cv

Rt

+Cr

Uv

+12V

RER2

R1 Rc

RE CE

+Ucc

Hình 57

+

Cv

+Cr

Uv

+12V

RtRE

RB

Hình 58

Bài 2.2. Cho mạch điện hình 58. Biết UCC = +12V; RB = 200k; RE = 2,2k;

Rt = 5,6k; cho UBE0 ở chế độ A là 0,6V; = 99.

a.Vẽ sơ đồ tương đương xoay chiều của mạch điện.

b. Xác định các giá trị dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc QA.

c. Xác định tải một chiều và xoay chiều của tầng khuếch đại.

d. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI của mạch.

Bài 2.3. Cho mạch điện hình 59. UCC = +12V; Rc = 2k; R1 = 100k; = 99. Biết UBE0 ở chế dộ A là 0,6V;


b. Xác định chế độ dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc QA.

d. Xác định các tham số ZV, ZR, KU, KI.

Bài 2.4. Cho mạch điện hình 60. UCC = +12V; Rc1 = 2k; RE1 = 1k; RB = 250k; RC2

= 2,7k; RE2 = 1,2k; R1 = 20k; R2 = 6k; Rt = 8k; 1 = 2 = 99. Biết UBE0 ở chế dộ A là 0,6V;


b. Xác định các giá trị dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Q1 và Q2.

c. Xác định các tham số ZV, ZR, KU của mạch.

d. Nếu R2 bị đứt thì hệ số khuếch đại KU sẽ thay đổ như thế nào?

118

Uv

+Ucc

Ur+Cr

+

Cv

R2

R1Rc

Hình 59

Uv

+Ucc

R2

R1

+

CE2RE2Rt

+CrRc2

Q2+Cn

+

CE1RE1

+

RB Rc1

Q1

Hình 60

Bài 2.5. Cho mạch điện hình 61. UCC = +12V; Rc1 = 2k; RE1 = 1k; RE2 = 1,2k; RC2

= 1,5k; RB = 250k; Rt = 4k; 1 = 2 = 99. Biết UBE0 ở chế dộ A là 0,6V;

a. Xác định các giá trị dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Q1 và Q2.

b. Xác định các tham số ZV, ZR, KU của mạch.

Bài 2.6. Cho mạch điện như hình 62. Biết UD = +12V; RD = 2,2k; RS = 1,2k, RG = 1M, UP = - 5V, IDSS = 8mA.

a. Xác định điểm làm việc tĩnh của mạch.

b. Tính gm tại các điểm có UGS = -1V; UGS = - 3V; UGS = - 4V;

Bài 2.7. Cho mạch điện như hình 63. Cho UD = +12V; RD = 1,2k; RS = 1k,


Cr

CvUr

Uv

UD

+ CsRG RS

RD

Hình 62

Uv

+Ucc

+

CE2RE2Rt

+CrRc2

+

CE1RE1

+

RB Rc1

Q2

Q1

Hình 61

+Ucc

Uv

W1 W2

+

C

R1 Rt

Q

Hình 64

RG1 = 100k, RG2 = 20k, Up = - 4V, IDSS = 8mA.

a. Xác định điểm làm việc tĩnh của mạch.

b. Tính gm tại các điểm có UGS = -1V; UGS = - 3V; UGS = -3,5V;

Bài 2.8. Cho mạch điện hình 64. Biết UCC = +24V, Rt = 16, hệ số biến áp là

n = W2/W1 = 0,3.

a. Tính công suất xoay chiều lớn nhất ra trên tải và hiệu suất của mạch.

b. Cho = 60, tính R1 để có công suất xoay chiều ra lớn nhất.

Bài 2.9. Cho mạch điện hình 65. Biết UCC = +12V, UD = UBE0 = 0,5V. Coi Tranzito là lý tưởng. Dòng phân cực bằng 1mA.


120

RG1 Cr

CvUr

Uv

UD

+ CsRG2 RS

RD

Hình 63

Uv

+Ucc

UrW1W1

W2

R1

R2

Q2

Q1

Rt

Hình 66

Ur

D2

D1

Q2

+

Cv

Rt

+

Cr

+12V

Uv

R1

R2

Q1

Hình 65

b. Tính R1, R2, PRmax và hiệu suất của tầng khuếch đại, biết Rt = 8.

Bài 2.10. Cho mạch điện hình 66. Biết UCC = +24V, R1 = 5,6k, Rt = 8, hệ số biến áp là n = W2/W1 = 0,1.

a. Xác định R2 để mạch làm việc ở chế độ AB. Để mạch làm việc ở chế độ B thì phải nối mạch như thế nào?

b. Tính công suất ra lớn nhất trên tải và hiệu suất của mạch.

Bài 2.11. Cho mạch điện hình 67. Biết URmax = 12V;


Hình 68

U1

U2Ur

+E

-ER4

R3R1

R2+

-E

+E

U3

U2

U1R5

R3

Ur+

R4

R2

R1

Hình 69

U1

U2Ur

+E

-E

R3

R4

R1

R2+

Hình 67

a Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, R1, R2, R3 và R4.

b. Tính UR, biết R1 = R2 = 15k; R3 = 10k; R4 = 80k.

+ U1 =1V; U2 = 0,5V.

+ U1 = 4V; U2 = 3V.

+ U1 = - 3V; U2 = - 4V.

Bài 2. 12. Cho mạch điện hình 68. Biết E = 12V;

a Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, R1, R2, R3.

b. Tính UR, biết R1 = 15k; R2 = 20k; R3 = 200k; U1 = 0,1v; U2 = 0,2V.

c. Cho biết tác dụng của R4 và tìm giá trị tối ưu của R4.

122

U1

U2

R6R7

R4

R3R2

R1 R5

Hình 70

Bài 2. 13. Cho mạch điện hình 69. Biết URmax = 12V;

a. Xác định biểu thức tính UR theo U1, U2, U3, R1, R2, R3, R4, R5.

b. Cho R1 = 10k, R2 = 10k, R3 = 20k, R4 = 50k, R5 = 100k.

Tính UR, biết U1 = 0,1V, U2 = 0,2V, U3 = 0,3V.

Bài 2.14. Cho mạch điện hình 70. Biết E = ± 15V, R1 = 10K, R2 =15K,

R3 = 45K, R6 = 20K, R7 =60K.

a. Tìm Ur theo các Uv?

b. Nêu tác dụng của R4, R5. Tìm giá trị của chúng?

c. Tìm Ur khi:

U1 = 0,2V; U2 = - 0,3V.

U1 = - 0,3V; U2 = 0,4V.

Bài 2.15. Cho mạch điện hình 71. Biết E = ± 15V, R1 = 15K, R2 =30K, R3 = 60K, R5 = 10K, R6 = 20K, R7 = 30K.

a, Tìm Ur theo các Ua, Ub, Uc?


Ur+E

-E

VR

Uv R1

R4R3R2

+

Hình 73

b, Nêu tác dụng của R4, R8. Tìm giá trị của chúng?

c, Tìm Ur khi: Ua = 0,1V, Ub = - 0,2V, Uc = 0,2V.

Ua = - 0,2V, Ub = - 0.3V, Uc = 0,3V.

Bài 2.16. Cho mạch điện hình 72. Biết E = 12V. k và thoả mãn điều kiện k 2,

0 1; R1 = R0, R2 = (1-)R0, R3 = (1 - )R4, R5 = (k - 1)R4.

a. Tìm biểu thức tính UR theo UV và các tham số của mạch.

b.Cho UV = 0,2V, k = 45; xác định khoảng biến đổi của UR khi 0 1.

Bài 2.17. Cho mạch điện hình 73.Biết URmax = 9V; R1 = 10k, R2 = 110k, R3 = 15k, R4 = 1k, VR = 2k,

a. Xác định biểu thức tính KU theo các tham số của mạch.

b. Tìm khoảng KU khi VR biến đổi từ 0 2k.

c. Tìm khoảng VR để mạch làm việc trong miền tuyến tính khi cho UV = 0,07V.

124

R8

Ua

Ub

R7

R4

R3R2

R1 R5

Uc R6

Hình 71

Ur+E

-E

Uv

R1

R5

R4

R3

R2 +

Hình 72

Uv1

Uv2 Ur

C

C

R

R

Hình 74

Bài 2.18. Cho mạch tích phân hình 74.

a. Xác định biểu thức UR theo UV1, UV2, R và C.

b. Cho UV1= -0,2V; UV2 = -0,3 + 0,5.cos250t (V); R =50k; C = 2F. Tính UR?


Biết E = 12V, C = 0,1F, R1 = 1k,

R2 = 5k, R3 = 2k. Ban đầu điện áp trên tụ bằng 0V.


b. Cho

Tính UR?

Bài 2.20. Cho mạch điện hình 76. C = 4,7F, R = 10k, IC lý tưởng. Tại thời điểm t = 0 điện áp trên tụ bằng 0,5V.


Uv1

Uv2

Uv3+E

-E

C

UrR3

R2

R1

+

Hình 75

Uv1

Uv2

Uv3+E

-E

C

UrR

R

R

+

Hình 76


b. Cho UV1, UV2, UV3 là xung điện có biên độ +5V xuất hiện trong khoảng

0 t t1 = 5ms, xác định biên độ điện áp ra tại thời điểm t1?

Bài 2.21. Cho mạch điện hình 77. Biết R3 = 8,25k, R6 = 4,7 k, E = 12V

a. Xác định UR theo Ux, Uy, Uz và các tham số của mạch?

b. Xác định R1, R2, R3 và R5 để mạch thực hiện hàm số:

UR = 2,5Ux – 4,7Uy + 4,1Uz.


a. Tìm Rx, Ry, Rz để mạch điện thực hiện hàm số:

UR = aUx + bUy + cUz,

trong đó a, b, c là các số thực; RN, RP là các điện trở đã biết.

b. Tính RX, Ry, RZ khi: UR = -Ux + -4Uy + (1/2)Uz. Cho RN = 2RP = 16 k.

126

Ux

Uy

UrUz

R5

R6R3R1

R2 R4

Hình 77

-E

+EUr

C C C+

RN

R R

R1

Hình 79

Ur

RN

R2RR3

CC

R

CR1

Hình 80

Ux

Uy Ur

Uz

Rp

Rz

RNRx

Ry

Hình 78.

c. Xác định biểu thức tính UR trong trường hợp RX = RY = RN/; RZ = RP với , là các hệ số thực dương.

Bài 2.23. Cho mạch điện dao động 3 mắt RC hình 79. Biết tần số dao động của mạch là fdd = 1kHz, C = 0,2F


b. Tính giá trị các linh kiện còn lại của mạch.

Bài 2.24. Cho mạch điện dao động 3 mắt RC hình 80. Cho R = 1k; C = 0,1F.

a. Phần tử nào tham gia vào khâu khuếch đại, khâu hồi tiếp (di pha)?

b. Tính các linh kiện còn lại trong mạch?

c. Tính tần số dao động của mạch?

d. Nêu tác dụng của R3 và tính giá trị của nó?


Ur+E

-E

CL

R3

+

R2

R1

Hình 82

Ur

C

C

R

R R2

R1

Hình 81


a. Vẽ dạng Ur theo thời gian?

b. Tìm khoảng biến đổi của biến trở R để mạch tạo ra giải tần từ 150Hz - 1500Hz , khi tụ C = 250nF.

c. Tính giá trị R2 khi R1 = 31K.

Bài 2.26. Cho mạch dao động điều hoà hình 82. R1 = R2 = 1,2k. Hệ số phẩm chất của khung cộng hưởng Q = 100, L =20H, C = 0,2F.

a. Giải thích hoạt động của mạch và tính tần số dao động của mạch.

b. Tìm điều kiện R3 để mạch có thể dao động ở chế độ xác lập.

c. Tính giá trị trở thuần r của cuộn cảm.

128

+E

Ur

N

P

C VRR

R2R1

+

- E

Hình 83

+E

-EP

N12

K

C2 C1

Ur

VRR

R2

R1

+

Hình 86

Bài 2.27. Cho mạch điện đa hài tự dao động

hình 83. Biết URmax = 12V; R1 = R2 = 50k,

R = 10k, VR = 10k, C = 2,2F;

a. Tính biên độ của xung điện áp ra.

b. Vẽ dạng điện áp UR và điện áp tại các điểm P, N.

c. Tính giải tần của UR khi VR thay đổi.


Biết URmax = 9V, R1 = 40 k, R2 = 20k,

R = 1k, VR = 10k, C = 1F;


b. Vẽ điện áp UR và điện áp tại các điểm P, N.

c. Tính giải tần của UR khi VR thay đổi.


Biết URmax = 12V, R1 = R2 = 20k, R3 = 1k, R4 = 2k, C = 1F; Coi điốt là lý tưởng


b. Tính giải tần của UR.

c. Vẽ dạng điện áp UR và điện áp tại các điểm P, N.


Biết URmax = 9V, R1 = R2 = 20k, R = 15k,

VR = 5k, C1 = 0,1F, C2 = 0,01F.


b. Vẽ dạng điện áp UR và điện áp tại các điểm P, N.

c. Tính giải tần của UR khi VR thay đổi trong 2 trường hợp khoá K ở vị trí 1 và khoá K ở vị trí 2.


+E

Ur

N

P

C VRR

R2R1

+

- E

Hình 84

Ur

+

CD2

D1

R4

R3

R2

R1

Hình 85

Ura2 Ura1

+EC

R1 R2 R3 R4C2C1

T1 T2

Hình 87

Bài 2.31. Cho mạch điện đa hài tự dao động hình 87. Cho +EC = 5V, R3 = 10k, R2

thay đổi từ 10k đến 15k; C1 = C2 = C = 0,02F. Biết R2, R3 >>R1, R4.

a. Tính biên độ xung ra (coi tranzito là lý tưởng)

b. Tính tx1.

c. Tính khoảng thay đổi tx2 và tần số fdd của mạch.

Bài 2.32. Cho mạch điện đa hài tự dao động hình 87. Cho +EC = 9V, R2 và R3 cùng thay đổi từ 10k đến 15k; C1 = C2 = C = 0,02F. Biết R2, R3 >>R1, R4.

a. Tính biên độ xung ra (coi tranzito là lý tưởng)

b. Tính khoảng thay đổi tx1, tx2 và tần số fdd của mạch.

Bài 2. 33. Cho mạch điện hình 88.

Biết URmax = 12V; R2 = 2R1, .

a. Vẽ dạng điện áp vào và ra trên cùng một đồ thị.

130

+E

-EUv Ur

R2

R1

+

Hình 88

R10k

+5V

UrUv

D1

R10k

+5V

UrUv

D1 D2

Ur+

10v

R222k

R11k

+5V

Uv

D1

Hình 89 Hình 90 Hình 91

UR

b. Tìm thời gian t để mạch lật trạng thái lần đầu tiên.

Bài 2.34. Giải thích nguyên lý và vẽ dạng điện áp vào, ra của các mạch hình 89, hình 90, hình 91. Biết UV = 12sint (V).

Bài 2.35. Cho tín hiệu điều biên có hệ số điều chế m = 50%, tần số tin tức là fs = 1kHz, sóng mang có biên độ 10mV và tần số ft = 500kHz.


b. Vẽ phổ của tín hiệu điều biên.

Bài 2.36. Cho tín hiệu điều biên có hệ số điều chế m = 75%, tần số tin tức là fs, sóng mang có biên độ 10mV và tần số tải tin là ft.


b. Tính và vẽ phổ của tín hiệu điều biên khi f t = 1MHz và độ rộng băng tần của tin tức là từ 0 15kHz.

Bài 2.37. Tốc độ lấy mẫu của đĩa CD là 44,1kHz. Số bít dùng cho mỗi mẫu là 16 bít.

a. Xác định tần số cao nhất của tín hiệu âm thanh để có thể khôi phục trung thực.

b. Xác định số mức cực đại có thể được mã hoá.

c. Xác định thời gian chuyển đổi tối đa của bộ chuyển đổi A/D và tần số xung đồng hồ.

d. Xác định độ rộng của một bít trong trường hợp đầu ra là nối tiếp.

Bài 2.38. Mạch điện biến đổi A/D theo phương pháp thang điện trở hình 92.

Cho R = 160k, RN = 20k, Uch = 5V. Số bít của tín hiệu số là 4 bít (N=4).

a. Xác định điện áp ra lớn nhất (điện áp toàn thang).

b. Tính điện áp ra tương ứng cho các tín hiệu số: 0001; 0010; 1000; 1001.

Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục 131 + Uch

22

I1 IN-1

2N21

RN

UM

_

+I0

12N

R2

RR

K

Tín hiệu số điều khiển

Hình 92

Iht

b0

b1

b2

b3

Uch

R3

R2

R1

R0RN

Rc

UM

Hình 93

I0. . .

_

+ UM

RhtiN-1

iN-2i1i0

R R 2R

2R2R2R

I0 I0 I0


Hình 94.

Bài 2.39. Cho Mạch điện biến đổi số tương tự 4 bít hình 93.

Biết R0 = 2R1 = 4R2 = 8R3 = 8R = 80k, Uch = 5V;

a. Cho RN = 2k. Xác định UM lớn nhất (điện áp toàn thang).

b. Tính UM tương ứng với các tín hiệu số sau: 0001, 0010, 0101, 1000, 1110.

Bài 2.40. Cho mạch điện biến đổi D/A theo phương pháp mạng điện trở hình 94. Tín hiệu số là 4bít, nguồn dòng có giá trị I0 = 3mA, RN = 2,2k.

a. Xác định giá trị UM lớn nhất và ULSB.

b. Xác định UM tương ứng với các tín hiệu số: 0011, 0100, 1000, 1101.

132

Ur

IR

ID

It

UvRtDZ

R

Hình 95

Uv

It

Ur

R3

Dz

Q2

R2

R1

Rt

Q1

Hình 97

Bài 2.41. Tính toán bài 2.40 với tín hiệu số là 8bít, I0 = 1mA, RN =1K.

Bài 2.42. Cho mạch ổn áp như hình 95. Biết R = 470, IDmin = 5mA, IDmax = 10mA, UDZ = 9V.

a. Giải thích hoạt động của mạch khi UV thay đổi.

b. Tính khoảng biến đổi của UV để UR vẫn ổn định và tính tổn hao công suất lớn nhất trên R khi hở tải (Rt = ).

c. Tính khoảng biến đổi của UV để UR vẫn ổn định và tính tổn hao công suất lớn nhất trên R khi Rt = 1,2k.

Bài 2.43. Cho mạch điện ổn áp hình 96.

Biết UDz = 6,6V, Rt = 100,

IDmax = 10mA, R1 = 470, = 59.


b.Tính UVmax.

c. Tính công suất tổn hao trên Q.

Bài 2.44. Cho mạch điện ổn áp hình 97. Biết UV = 17V, R1 + R2 = 2,2k, UR biến thiên từ 9V đến 12V, UDz = 5V, UBE1 = UBE2 = 0,6V.

a. Giải thích hoạt động của mạch khi UV thay đổi.

b. Tính R2 khi UR = 9V và khi UR = 12V.

c. Tính R3 để dòng qua tải là 0.3A, khi UR = 12V, biết khi đó IZ = 3mA và Q1 có

= 60.

d. Tính công suất tổn hao trên Q1 trong câu b.


Ur

Uv

RtDz

R1

Q

Hình 96

Tài liệu tham khảo1. Đỗ Xuân Thụ

Kỹ thuật điện tử

NXB GD 1997

2. Đỗ Xuân Thụ - Nguyễn Viết Nguyên

Bài tập Kỹ thuật điện tử

NXB GD 2000

3. Phạm Minh Hà

Kỹ thuật mạch điện tử

NXB Khoa học kỹ thuật 1997

3. Lê Phi Yến

Kỹ thuật mạch điện tử

134

NXB đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh 1996

4. William D.Stanley

Bộ Khuếch đại và xử lý IC tuyến tính

NXB Khoa học kỹ thuật 1994

5. Donald L. Schilling – Charles Belove – Tuvia Apelewicz – Raymond J. Saccardi.

ELECTRONIC CIRCUITS

DISCRETE AND INTEGRATED 1989

MỤC LỤC

Lời nói đầu

PHẦN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT………………….…………...………….4

Chương 1 KHUẾCH ĐẠI VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONGKHUẾCH ĐẠI

I. Các tham số cơ bản của một tầng khuếch đại……………………………………….4

II. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito lưỡng cực………………5

III. Phân cực và chế độ làm việc một chiều của Tranzito trường……………..…..7

IV. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại………………………………………………..8

Chương II CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN CỦA TẦNG KHUẾCH ĐẠI


TÍN HIỆU NHỎ

I. Sơ đồ dùng Tranzito lưỡng cực………………………………….………..……11

II. Sơ đồ dùng Tranzito trường………………………………..………………….13

III. Ảnh hưởng của nội trở nguồn tín hiệu và điện trở tải đến mạch khuếch đại…15

Chương III TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT

I. Chế độ công tác và điểm làm việc của tầng khuếch đại công suất……..…..…..16

II. Tầng khuếch đại công suất chế độ A…………………………………….……17

III. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo……………………………………….….21

Chương IV BỘ KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN

I. Tính chất và tham số cơ bản……………………………………….……….…..28

II. Các mạch khuếch đại…………………………………………….……………30

III. Các mạch điện ứng dụng bộ KĐTT .................................................................32

Chương V MẠCH TẠO DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. Khái niệm chung về dao động………………………………………...………..40

II. Mạch dao động LC……………………………………………………………40

III. Mạch dao động RC…………………………………………….…….……….42

IV. Mạch dao động dùng thạch anh……………………………….……………...44

Chương VI MẠCH XUNG

I. Khái niệm chung……………………………………………….……………….46

II. Trigơ………………………………………………………….……..…………47

III. Mạch dao động đa hài……………………………………………….………..49

IV. Mạch hạn biên…………………………………………...…………………...52

V. Mạch tạo xung răng cưa………………………………………………..……..54

Chương VII CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SỐ VÀ SỐ TƯƠNG TỰ

I. Nguyên tắc chuyển đổi tương tự - số (ADC)…………………………….…….57

II. Một số phương pháp chuyển đổi AD……………………………….…..……..58

III. Chuyển đổi DA…………………………………………………………….…61

Chương 8 MẠCH CUNG CẤP NGUỒN MỘT CHIỀU

I. Khái niệm chung………………………………………………………………..63

136

II. Biến áp và chỉnh lưu…………………………………………………………...63

III. Bộ lọc nguồn……………………………………………………………….…65

IV. Mạch ổn áp……………………………………………………………….…..68

PHẦN II BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI……….…………………...…….75

PHẦN III BÀI TẬP TỰ GIẢI............................................................116


bai tap dien tu tuong tu 2

Documents