tiểu luận điện tử ứng dụng

tiểu luận điện tử ứng dụng phù hợp cho các bạn sinh viên năm 1 2 của ngành điện tử viễn thông phù hợp cho mọi sinh viên ngành điện tham khảo tài liệu này để được điểm tối đa và được hiểu thêm nhiều kiến thức hơn khi tìm hiểu về các linh kiện điện tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CÁC MẠCH KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG BJT VÀ OP-AMP MỘT SỐ MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC TÊN LỚP HỌC PHẦN : ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG NHÓM MÃ HỌC PHẦN : 2021-2022.1.DTV3093.001 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN VĂN ÂN HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỤC LỤC I Các mạch không đồng trạng thái ổn định Các mạch không đồng trạng thái ổn định sử dụng BJT Các mạch không đồng trạng thái ổn định sử dụng OP-AMP II Một số mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT OP-AMP .7 Vấn đề chung CÁC MẠCH KHÔNG ĐỒNG BỘ SỬ DỤNG BJT VÀ Mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT .11 OP-AMP 3.Mạch tạo xung tam giác sử dùng OP- AMP 14 MỘT SỐ MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC TÊN LỚP HỌC PHẦN : ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG MÃ HỌC PHẦN : 2021-2022.1.DTV3093.001 Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Ân Sinh viên thực : Hoàng Minh Tuệ Mã sinh viên : 19T1051023 HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 I Các mạch không đồng trạng thái ổn định Đây mạch có trạng thái ổn định bền Trạng thái thứ tồn khoảng thời gian (phụ thuộc vào tham số phần tử mạch điện) sau quan trở trạng thái ổn định bền ban đầu Các mạch không đồng trạng thái ổn định sử dụng BJT Hình : Sơ đồ mạch đa hài đợi dùng tranzitor giản đồ xung Sơ đồ mạch đa hài đợi dùng tranzitor tương tự trigơ RS dùng transitor ta thay điện trở R2 tụ C để đưa thành phần hồi tiếp dương xoay chiều từ colector Tranzitor T1 cực Bazơ tranzitor T2 Tại thời điển t = t0 khơng có xung lối vào tác động giả sử tranzitor T thơng qua mạch hồi tiếp R1 bazơ T1 làm cho tranzitor T1 cấm Tại thời điểm t = t1 có xung dương lối vào qua R2 đưa vào cực bazơ T1 cho T1 mở điện áp colector T chuyển trạng thái từ +Ecc xấp xỉ 0V, qua mạch tích phân RC làm cho điện áp tụ C bị lật trạng thái từ 0.6V xuống xấp xỉ -Ecc (do tụ C nạp đầy điện từ RC qua tụ C qua BE T2 xuống đất điện áp tụ xấp xỉ E cc, thay đổi trạng thái tức làm thay đổi cực xác định tụ) Do tranzitor T2 cấm lối mức thấp Tụ C lúc nạp điện từ +E cc qua R, C qua CE tranzitor xuống đất điện áp tụ C tăng dần từ -Ecc Hình : Giản đồ xung tín hiệu mạch đa hài đợi dung tranzitor UBE2 = E(1-exp(-t/RC) Do điều kiện đầu UB2(t=t1) = -ECC tụ C nạp đến giá trị cực đại UB2(t=∞) = ECC Điện áp tụ tăng dần UBE2 =0.6 V (tranzitor silic) 0.3 V với (gesmani) tương ứng với thời điểm t = t tranzitor T2 mở qua mạch hồi tiếp R1 từ colector T2 nhanh chóng làm cho T1 cấm T2 mở bão hòa Thời gian kéo dài xung tx = RCln2 = 0.7RC, mạch trạng thái ổn định bền chờ tiếp xung tác động lối vào để thay đổi trạng thái lối Các mạch không đồng trạng thái ổn định sử dụng OP-AMP Với mạch khuếch đại thuật toán trên, mạch cấp nguồn ni ± ECC, tín hiệu lối ± Ura max Hình 3: Mạch nguyên lý đa hài đợi dùng khuếch đại thuật toánv lối vào – + Với sơ đồ hình A thời điểm ban đầu t βUra max lối lật trạng thái cân không bền U0 = Ura max (do UP > U N) Khi điện áp cực P Up =βU0 = βUra max , lúc náy tụ C nạp điện từ lối qua RC xuống đất Uvào t UN t0 ßU max t1 t2 -ßUra max tx U0 t1 t U max t2 t -U max Hình 4: Giản đồ xung tín hiệu lối mạch đa hài đợi dùng khuếch đại thuật tốn Tụ nạp điện, điện áp tụ C tăng dần thời điểm t = t điện áp tụ UC = UN >=UP điện áp lối lật trạng thái U = -Ura max, tụ C phóng điện từ C qua R xuống –U max, tụ phóng điện điện áp tụ ≈0V dừng lại (0.3V gecmani, 0.6V silic) Diode D thực ghim điện áp cực N khơng âm q tụ C phóng điện Khi mạch trở trạng thái cân bền Độ rộng xung tx = t2 – t1 liên quan đến q trình phóng nạp điện cho tụ C từ mức 0V tới βUra max Điện áp tụ C UC = Umax(1-exp(-t/RC)) Thay giá trị UC(t1) = UC(t2) = βUra max thay vào phương trình ta t x  t2  t1  RC ln (1  R )  RC ln(1  )  R2 II Một số mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT OP-AMP Vấn đề chung Xung tam giác sử dụng phổ biến hệ thống điện tử, thông tin, đo lường hay tự động điều khiển làm tín hiệu chuẩn hai biên độ thời gian có vai trị khơng thể thiếu hệ thống đại Hình đưa dạng xung tam giác lý tưởng với tham số chủ yếu sau: - Biên độ cực đại Umax - Mức chiếu ban đầu u(t = 0) = U0 - Chu kỳ lặp lại T với xung tuần hoàn Thời gian quét thuận t q, thời gian quét ngược tng Thông thường tng >> tq du Tốc độ quét thuận K = , hay độ nghiêng đường quét dt Để đánh giá chất lượng u thực tế s với lý tưởng có hệ số không đường thẳng ε định nghĩa là: du du (t �0)  (t  tq ) u '(0)  u '(t ) q dt   dt  du u '(0) (t �0) dt Ngồi ta cịn có số tham số khác như: KTB  Tốc độ quét trung bình : U max tq  hiệu suất lượng U max Enguon Từ ta có hệ số phẩm chất u Q = Nguyên lý tạo xung tam giác dựa việc sử dụng q trình nạp hay phóng điện tụ điện qua mạch đó, quan hệ dòng điện điện áp tụ biến đổi theo thời gian là: ic (t )  C duc (t ) hay uc (t )  � ic (t )dt dt C điều kiện C số, muốn quan hệ u c(t) tuyến tính cần thỏa mãn điều kiện ic(t) số, hay phụ thuộc điện áp theo thời gian tuyến tính dịng điện phóng hay nạp cho tụ ổn định - Có dạng điện áp là: thời gian quét thuận t q, u tăng tuyến tính dạng đường thẳng nhờ q trình nạp cho tụ từ nguồn chiều thời gian quét ngược tng, u giảm đường thẳng nhờ trình phóng điện tụ qua mạch tải Với dạng có yêu cầu khác để đảm bảo t ng >> tq, với dạng tăng đường thẳng cần nạp chậm phóng nhanh, dạng giảm đường thẳng cần nạp nhanh phóng chậm - Việc điều khiển tức thời mạch phóng nạp cho tụ thường sử dụng khóa điện tửtransistor hay IC đóng mở theo nhịp điều khiển từ Trên thực tế để ổn định cho dịng nạp phóng điện cho tụ cần có khối tạo nguồn dòng để nâng cao chất lượng xung tam giác Về nguyên lý có phương pháp để tạo xung tam giác lối sau: • Dùng mạch tích phân đơn giản Gồm mạch RC đơn giản để nạp điện cho tụ từ nguồn E Q trình phóng, nạp + khóa Rn K điện tử K điều khiển Khi U max iphg in - C > Rphóng.C • Dùng phần tử ổn định dịng Kiểu thong số có điện trở phụ thuộc vào điện RK áp đặt vào Rn = f(URn) làm điện trở nạp n + - iphg in C E cho tụ C Để dịng nạp khơng đổi thỉ điện Rt trở giảm điện áp giảm  U max de(t ) K Etd với Etd  inap Ri dU c Ri điện trở nguồn dòng nên lớn E td lớn cho phép nâng cao Umax với mức méo phi tuyến cho trước Thay nguồn E cố định đầu vào nguồn biến đổi • (t) = E + K(UC – U0) R Hay e(t) = E + KΔUC + K Với K số tỷ lệ bé de(t ) dU c + K UC - in K C Nguồn bổ xung KΔUC bùu lại mức giảm dòng nạo nhờ mạch khuếch đại có hồi tiếp thay đổi theo điện áp tụ UC Khi mức méo phi tuyến xác định bởi:  U max (1  K ) E Giá trị thực tế nhỏ K ≈ 1, nên (1 – K) bé nên lựa chọn Umax lớn xấp xỉ E làm tăng hiệu suất mạch mà ε nhỏ  Mạch ổn Với sơ đồ trên, Transistor (silic) phân áp ổn định bởVcc Diode zener Dz, ta có VB = VZ = số Do ta có VE = VZ – VBE = VZ – 0.6V = số Khi dịng qua R E cố dịnh với dòng IE  VE RE dòng điện qua trở tải xấp xỉ dòng I I E, E Khi muốn thay đổi dòng qua trở tải Rtai ta cần thay đổi giá trị RE Ngoài người ta sử dụng mạch phân áp làm nguồn dòng sau Mạch tạo xung tam giác sử dụng BJT a Với hình a Ban đầu UV = 0, transistor T mở bão hòa nhờ phân áp điện trở RB từ cực Bazơ lên nguồn +E Khi điện áp lối U = UC = UCEbh ≈ 0V Khi có xung vng lối vào với cực tính âm qua mạch C 1RB tạo thành mạch vi phân âm đưa điện áp xung vi phân âm tụ C tới cực Bazơ transistor T làm transistor T cấm, làm cho tụ C nạp điện Tụ C nạp điện từ nguồn +E qua R làm cho điện áp tụ tăng dần: U c (t )  E (1  exp( t ) RC điện áp : U (t )  U c (t ) gần với bậc với dạng đường thẳng theo t hệ số phi tuyến  Với i0  i (tq ) i0 i0   Um E ( 1) E Um E iq (t )  E R dòng nạp lúc đầu cuối cho tụ C Khi hết xung điều khiển tức xung vi phân dương khơng có xung lối vào điều khiển làm transistor T trạng thái cấm Tụ C phóng điện nhanh colector emitor transistor T (vì RCE =UP điện áp lối lật trạng thái U = -Ura max, tụ C phóng điện từ C qua R xuống –U max, tụ phóng điện điện áp tụ ≈0V... Dùng phần tử ổn định dịng Kiểu thong số có điện trở phụ thuộc vào điện RK áp đặt vào Rn = f(URn) làm điện trở nạp n + - iphg in C E cho tụ C Để dòng nạp không đổi thỉ điện Rt trở giảm điện áp giảm... số phẩm chất u Q = Nguyên lý tạo xung tam giác dựa việc sử dụng q trình nạp hay phóng điện tụ điện qua mạch đó, quan hệ dịng điện điện áp tụ biến đổi theo thời gian là: ic (t )  C duc (t )