Bài tập điện tử tương tự

LT DIEN TU TUONG TU D11VT6 Câu 1 Nêu định nghĩa, bản chất của mạch khuếch đại ? Phân tích các tham số cơ bản của mạch khuếch đại ? Định nghĩa Mạch khuếch đại là mạch để làm tăng cường độ điện áp hay d.

- - Câu Nêu định nghĩa, chất mạch khuếch đại ? Phân tích tham số m ạch khuếch đại ? Định nghĩa : Mạch khuếch đại mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dịng điện tín hiệu vào Bản chất : Là trình biến đổi lượng có điều ển, lượng chi ều c ngu ồn cung cấp (không chứa thông tin), biến đổi thành l ượng xoay chi ều theo tín hi ệu ều ển đ ầu vào (chứa đựng thơng tin), làm cho tín hiệu lớn lên nhiều lần không méo Các tham số : Đại lượng đầu Đại lượng tương ứng đầu vào K= (1) Hệ số khuếch đại Vì tầng khuếch đại có chứa phần tử điện kháng nên K số phức K = K exp(j.ϕk) |K| : Thể hiển quan hệ cường độ (biên độ) đại lượng đầu đầu vào ϕk: Thể độ dịch pha đại lượng đầu đầu vào (Độ lớn |K| ϕk phụ thuộc vào tần số ω tín hiệu vào.) Đồ thị hàm│K| = f(ω) gọi đặc tuyến biên độ - tần số tầng khuếch đại Đồ thị hàm ϕk=f(ω) gọi đặc tuyến pha - tần số tầng khuếch đại ZV = (2) Trở kháng lối vào lối UV IV Zr = Ur Ir (3) Méo tần số Méo tần số méo độ khuếch đại mạch khuếch đại bị gi ảm vùng hai đ ầu gi ải t ần vùng t ần số thấp có méo thấp Mt, vùng tần số cao có méo tần số cao MC Chúng xác định theo biểu thức: Mt = K0 ; Kt MC = Trong đó: K0 KC K0 hệ số khuếch đại vùng tần số trung bình KC hệ số khuếch đại vùng tần số cao Kt hệ số khuếch đại vùng tần số thấp (4) Méo phi tuyến Méo phi tuyến UV có thành phần tần số ω mà đầu thành phần hài ω xuất ^ thành phần hài bậc cao n ω (n = 2, 3, ) với biên độ tương ứng tính chất phi tuyến phần tử tranzito gây ^ ^ U , U , U n giảm dần Méo phi tuyến Hệ số méo phi tuyến tính: ) ) ) U 2 + U 32 + + U n γ = % ) U1 (5) Hiệu suất tầng khuếch đại Hiệu suất tầng khuếch đại đại lượng tính b ằng t ỷ s ố gi ữa cơng su ất tín hi ệu xoay chiều đưa tải Pr với công suất chiều nguồn cung cấp P0 - - η= Pr % P0 Câu Định nghĩa phân loại hồi tiếp m ạch khuếch đ ại ? Nêu tóm tắt ảnh hưởng hồi tiếp âm đến mạch khuếch đại ? Định nghĩa : Hồi tiếp ghép phần tín hiệu (đi ện áp dòng ện) c b ộ khu ếch đ ại v ề đ ầu vào thông qua mạch hồi tiếp Phân loại hồi tiếp: Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp pha với tín vào, hồi ti ếp d ương làm b ộ khu ếch đ ại m ất ổn đ ịnh, khơng sử dụng mạch khuếch đại, hồi ti ếp dương đ ược s d ụng m ạch t ạo dao động Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hi ệu vào, hồi ti ếp âm đóng vai trị r ất quan tr ọng mạch khuếch đại Nó cải thiện tính chất mạch khuếch đại XV − XR K Xht − K ht Sơ đồ khối khuếch đại có hồi tiếp - Trong hồi tiếp âm có hồi tiếp âm chiều hồi tiếp âm xoay chiều + Hồi tiếp âm chiều dùng để ổn định điểm làm việc tĩnh + Hồi tiếp âm xoay chiều dùng để ổn định tham số khuếch đại - Mạch điện khuếch đại có hồi tiếp phân làm loại: + Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu đưa đầu vào nối tiếp với nguồn tín hi ệu vào t ỷ l ệ v ới ện áp đầu + Hồi tiếp nối tiếp dịng điện: Tín hiệu đưa đầu vào nối tiếp với nguồn tín hi ệu vào t ỷ l ệ v ới dòng điện + Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu đưa đầu vào song song v ới nguồn tín hi ệu vào t ỷ l ệ v ới ện áp đầu + Hồi tiếp song song dịng điện: Tín hiệu đưa đầu vào song song với nguồn tín hiệu vào t ỷ l ệ v ới dòng điện - Ảnh hưởng hồi tiếp âm đến tầng khuếch đại (1) Làm giảm hệ số khuếch đại (2) Hồi tiếp âm làm ổn định hệ số khuếch đại (3) Làm thay đổi trở kháng vào, trở kháng mạch (4) Tăng độ rộng dải thơng Câu Trình bày mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung ? Thường Rn nhỏ, R1//R2 >> rbe nên bỏ qua R1, R2 nội trở nguồn tín hiệu ta có: +12V +UCC R1 IB Rc + Cv B C Cr Ph ương trình đường tải: Uv R2 RE Ur + + rBE IB Uv rCE Ur Rc E CE Vì nên: Điện trở tải xoay chiều: Điện trở tải chiều: Sơ đồ Emitơ chung Trở kháng vào mạch: U ZV = V = rbe Iv Zr = Trở kháng ra: Sơ đồ tương đương Emitơ chung cung Ur = rCE / / RC ≈ RC Ir Hệ số khuếch đại dòng Ki = I C β I B ( RC / / rCE ) β ( RC / / rCE ) = = ≈β IV RC I B RC Hệ số khuếch đại điện áp: KU = S= β I ( R / / r ) β ( RC / / rCE ) Ur = − B C CE = − = − S ( RC / / rCE ) = − S RC UV I B rbe rbe ∆I C β = ∆U BE rbe rbe = rb + β re ≈ β (Vì rCE >> RC) hỗ dẫn tranzito UT U ≈ β T IE0 IC (UT điện áp nhiệt, UT = 26mV 250C) Góc pha: Tín hiệu ngược pha tín hiệu vào +Ucc Câu Trình bày tham R số đặc trưng tầng khuếch đại C chung r Brbe E Cv RrCE CE Uv Cr + Uv IB RE + R2 RE Hình 1-23 Sơ đồ Colecto chung Ur Hình 1-24 Sơ đồ tương đương Colecto chung Ur Hệ số khuếch đại điện áp: KU = Ur ( β + 1) I B RE ( β + 1).RE = = ≈1 UV I B rbe + ( β + 1) I B RE rbe + ( β + 1).RE (1-21) Hệ số khuếch đại dòng điện: I ( β + 1) I B Ki = r = = ( β + 1) IV IB (1-22) Trở kháng vào: ZV = UV I B rbe + ( β + 1) I B RE = = rbe + ( β + 1) RE IV IB (1-23) Trở kháng ra: Zr = U rhm I rngm Urhm điện áp hở mạch đầu Irngm dòng điện ngắn mạch đầu ( β + 1).RE U rhm = KU UV ≈ UV rbe + ( β + 1).RE I rngm = I B + β I B = UV ( β + 1) rbe ( β + 1).RE ( β + 1).RE UV r + ( β + 1).RE r + ( β + 1).RE r Z r = be = be = be / / RE UV ( β + 1) β +1 ( β + 1) IV rCE R r Rc rbe be +Ucc ⇒ Cv Cr + Uv RE rbe rBE Câu Trình bày đặc trưng tầng khuếch đại B chung IB RE Ur IE IB + Uv CB (1-24) + R2 Hình 1-25 Sơ đồ Bazo chung Hình 1-26 Sơ đồ tương đương Bazo chung Rc Ur Hệ số khuếch đại điện áp: KU = U r β I B RC β = = RC = S RC UV I B rbe rbe (1-25) Trở kháng vào mạch: IV + β I B + I B − I E = ⇒ UV U + ( β + 1) I B − V = ZV RE UV U U − ( β + 1) V − V = ZV rbe RE β +1 = + ZV rbe RE ZV = rbe / / RE β +1 ⇒ Hệ số khuếch đại dòng: (1-26) Ur R Z I K i = r = C = KU V IV U V RC ZV Thay KU vào ta có: rbe ) / / RE β RE β +1 K i = RC = ≈1 rbe rbe RC RE + β +1 ( (1-27) Trở kháng ra: Zr = rCE//RC ≈ RC Câu Khái niệm khuếch đại cơng suất ? Trình bày chế độ công tác điểm làm việc tầng khuếch đại công suất ? Khái niệm : Tầng khuếch đại công suất tầng khuếch đại cuối c b ộ khu ếch đ ại, có tín hi ệu vào lớn Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho tải công suất l ớn nh ất có th ể đ ược, v ới đ ộ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao Các tham số tầng khuếch đại công suất là: - Hệ số khuếch đại công suất Kp tỷ số công suất công suất vào : η= - Hiệu suất tỷ số công suất công suất cung cấp chiều P0: Kp = Pr PV Pr P0 % Hiệu suất lớn cơng suất tổn hao cực góp tranzito nhỏ Chế độ công tác điểm làm việc tầng khuếch đại công suất : Tuỳ thuộc vào điểm việc tĩnh tranzito mà t ầng khuếch đại cơng su ất có th ể làm vi ệc ch ế đ ộ A, AB, B C : Chế độ A chế độ mà điểm làm việc tĩnh Tranzito nằm gi ữa đường t ải m ột chi ều, ch ế đ ộ tín hiệu khuếch đại hai bán chu kỳ Ở chế độ dịng tĩnh ln l ớn h ơn biên đ ộ dòng ện nên méo nhỏ hiệu suất thấp (η Ta có mạch dao động ba điểm điện dung Khi thỏa mãn thêm điều kiện cân biên độ (tức K.K ht =1) mạch phát sinh dao động, tần số dao động mạch nghiệm phương trình: X1 + X2 + X3 = Mạch dao động ba điểm điện cảm hình 3-5 mạch dao động ba điểm điện dung hình 3-6 f dd = 2π ( L1 + L2 )C Mạch điện hình 3-5 cho tần số dao động f dd = Mạch điện hình 3-6 cho tần số dao động 2π LC +Ucc R1 Rc +Ucc C2 R1 + C1 Rc Cv C CE RE C1 + R2 L2 + R2 L1 + + CE RE C2 L C Câu 16 Tìm điều kiện dao động tần số dao động m ạch cầu viên Hinh 3-5 Mạch dao động ba điểm Hinh 3-6 Mạch dao động ba điểm điện dung U điện cảm K ht = ht = R C U R + + + j (ω R C − ) R2 C1 ω R2C1 Nếu chọn C1 = C2 = C R1 = R2 = R ta có: K ht = U ht = U R + j (ω RC − ω RC − Tại tần số dao động ta có ⇒ f dd = ) ω RC (3-13) 1 = ⇒ ωdd = ω RC RC 2π RC (3-14) Khi ϕ Kht K ht = = Để mạch dao động phải thỏa mãn điều ki ện cân pha cân b ằng biên đ ộ, nên m ạch khuếch đại phải có: ϕK = tức tín hiệu hồi tiếp phải đưa cửa thuận K=3 Từ mạch dao động cầu Viên (hình 3-11) ta thấy mạch khuếch đại khuếch đại thuận nên: K = 1+ R2 = ⇒ R2 = R1 R1 f dd = Tần số dao động : 2π RC Câu 17 Trình bày tính chất tham số mạch th ạch anh Thạch anh có đặc tính vật lý đáng quý độ bền học cao, chịu ảnh hưởng nhiệt độ tác dụng hoá học 1 ) j.ω.C q j.ω.C p ω L q C q − Zq = X q = = j 1 ω.( C p + C q − ω L q C q C p ) + j.ω.L q + j.ω.C q j.ω.C p ( j.ω.L q + (3-15) j.Xq fq fP f Mạch dao động thạch anh có hai tần số cộng hưởng: t ần số c ộng h ưởng nối ti ếp f q ứng với Zq = ∞ Đặc kháng thạch tần số cộ ng tính hưởđiện ng song song fp ứnganh với Zp = fq = 2π L q C q fp = Cq C p + Cq = fq 1+ 2π L q C q C p Cp Ta có : Cp lớn so với Cq fp gần với fq Đặc tính trở kháng thạch anh theo tần số bi ểu di ễn hình 3-14 Thường sản xuất thạch anh với tần số f q = 1khz đến 100Mhz Các thạch anh tần số thấp đ ược sản xuất, loại kích thước lớn đắt tiền Các tính chất điện thạch anh tóm tắt sau: + Phẩm chất cao Q = Lq 10 ÷ 10 R td = Cq Lq C q rq + Tỷ số lớn, trở kháng tương đương thạch anh lớn C q UP(+) đầu vào IC có điện áp đổi dấu, đầu IC l ật sang trạng thái bão hoà âm, Ur = -Urmax Qua phân áp lại đưa điện áp U P(-), tụ C phóng điện qua R hướng tới –U rmax, thời điểm t = t3, UC = 0, điốt D thông trở lại mạch trở trạng thái đợi ban đầu Với mạch có nguồn nuôi đối xứng ta xác định độ rộng xung (kho ảng th ời gian m ạch tr ạng thái không ổn định) là: R R.C ln(1 + ) R2 tx = Thời gian phục hồi tph thời gian mạch trở trạng thái ổn định ban đầu, xác định theo biểu thức: R1 R.C ln(1 + ) R1 + R tph = Để mạch làm việc bình thường, chu kỳ xung vào cần thoả mãn điều kiện: Tv > tx + tph Chu kỳ xung chu kỳ xung vào: Tr = Tv R C D Uv N Ur UC Tvào t1 UP(+) UC = UN +Urmax t P Cv t1 R2 Uv t2 UP(-) R1 t - Urmax tX +Urmax a t1 a Mạch đa hài đợi b Dạng điện áp t2 -Urmax t b Câu 19 Trình bày mạch đa hài tự dao động dùng transistor Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nạp điện phóng điện, hai tranzito thay thơng (bão hồ), tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân khơng ổn định: T1 tắt, T2 thơng (bão hồ) T1 thơng (bão hồ), T2 tắt tự chuyển đổi trạng thái cho nhau, đầu nhận dãy xung vuông Coi mạch chế độ xác lập, xung có biên độ ổn định Xét t ại th ời ểm m ạch tr ạng thái T1 tắt, T2 thơng (bão hồ) Lúc tụ C (trước nạp điện) phóng điện từ +C qua T2, nguồn E, qua điện trở R đến -C2 đặt điện áp âm lên cực gốc T làm cho UB1 < giữ T1 tắt khoảng thời gian +E R1 C1 Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito T1 Ur1 R2 R3 C2 R4 T2 UB1 UB2 Ur2 Dạng xung cực mạch đa hài rBET2 Đồng thời với q trình đó, tụ C1 nạp điện từ +E qua R1 đến +C1, -C1 qua , nhanh chóng đến điện áp E (do mạch có R1 T1 thông, xuất dòng I B1, IC1 tăng lên làm cho U r1 giảm, qua tụ C1 dẫn đến UB2 giảm, dòng T2 giảm Ur2 tăng Qua C2 lượng tăng đưa vào cực gốc T làm cho UB1 tiếp tục tăng, dòng đèn T1 tiếp tục tăng Hồi tiếp dương xẩy nhanh chóng (xem t ức thời) làm cho T1 thơng (bão hồ), T2 tắt Tiếp theo tụ C1 lại phóng điện qua T1, nguồn E điện trở R2 giữ cho T2 tắt khoảng thời rBET1 gian Tụ C2 nạp điện từ nguồn E qua R4 điện trở , nhanh chóng đến điện áp E (do R UP(+) đầu đột biến -U Rmax, mạch chuyển sang trạng thái bão hoà âm U P ( −) = Qua mạch phân áp R1 R2 đưa cửa thuận điện áp: −U R max R1 R1 + R2 Tụ C nạp phóng điện (do ện áp đổi c ực tính) qua ện tr R làm cho U C giảm xuống không, nạp tiếp phía –U Rmax Khi UC < UP(-) đầu đột biến từ -U rmax +Urmax, mạch chuyển sang trạng thái bão hoà dương Cứ mạch tự làm việc chuyển từ trạng thái sang tr ạng thái khác cho dãy xung vuông đầu Dạng tín hiệu cửa KĐTT t X = RC.ln(1 + Khi nguồn ni đối xứng có +Urmax= |-Urmax| độ rộng xung tx xác định: 2R ) R2 Nếu chọn R1 = R2 thì: tx = R.C.ln3 ≈ 1,1R.C Chu kỳ dao động: T = 2tx ≈ 2,2 R.C Tần số dao động: Câu 21 Trình bày tham số xung cưa, giải thích nguyên lý t ạo xun c ưa dùng m ạch RC Trong mạch tranzito hoạt động chế độ khố Bình thường, khơng có xung kích thích, tranzito thơng Ur ≈ bão hồ cung cấp dịng IB lớn qua, nên tín hiệu Khi mạch kích thích xung âm có biên độ đủ lớn, tranzito tắt, tụ C nạp điện từ nguồn EC qua R Điện áp tụ tăng dần theo biểu thức: U r = EC (1 − e − t / R.C ) (4-25) Khi xung vào kết thúc tranzito thơng bão hồ tr l ại, t ụ C phóng ện nhanh qua tranzito t ới giá tr ị gần không Thời gian quét thuận mạch th ời gian t ồn t ại c xung vào, th ời gian quét ngược thời gian phóng điện tụ C Uv +Ec RB t Rc Cv + + Uv EC Λ C Ur Ur t Ubh tqt tqn Hình 4-20 Mạch tạo xung cưa dùng mạch RC Để xung tăng lên gần tuyến tính cần chọn trị số R, C đủ lớn cho τ = RC >> txvào (txvào độ rộng xung vào) Nhược điểm loại mạch chất lượng tuyến tính phần qt thuận khơng cao, cu ối dịng nạp cho tụ giảm dần Để khắc phục nhược ểm trên, có th ể s d ụng ngu ồn dòng ổn đ ịnh đ ể n ạp cho tụ Câu 22 Trình bày khái niệm điều chế, viết biểu thức vẽ phổ tín hiệu điều biên Điều chế trình ghi tin tức vào dao động cao t ần nhờ bi ến đ ổi thơng s ố nh biên đ ộ, tần số hay góc pha dao động cao tần theo tin tức Điều biên trình làm cho biên độ tải tín hiệu biến đổi theo tin tức Ut Để đơn giản, giả thiết tin tức US tải tin ωS ÷ ωS max , ta có: dao động điều hồ tần số tin t ức bi ến thiên t uS (t ) = Uˆ S cos ωS t Tin tức: ut (t ) = Uˆ t cos ωt t ω t >> ωS Tải tin: u cầu Do tín hiệu điều biên: = (Uˆ t + Uˆ S cos ω S t ) cos ω t t = Uˆ t (1 + m cos ω t t ) cos ω t t uđb (5-1) Uˆ m= S Uˆ t đó: hệ số điều chế m ≤1 m >1 Hệ số điều chế phải thoả mãn điều kiện Khi mạch có tượng q điều chế làm cho tín hiệu bị méo trầm trọng (Hình 5-1c) Từ (5-1) ta có: ^ ^ mU t mU t udb = U t cos ωt t + cos(ωt + ωS )t + cos(ωt − ωS )t 2 ^ (5-2) Như vậy, tín hiệu điều biên ngồi thành phần tải tin, cịn có hai biên t ần (hình 5-1b) Biên t ần có (ωt + ωS ) (ωt + ωS max ) (ωt − ωS max ) (ωt − ωS ) tần số từ đến biên tần từ đến Câu 23 Trình bày mạch điều chế pha theo Armstrong Mạch điều chế pha theo Armstrong hình 5-12 thực hi ện theo nguyên lý: t ải tin t b ộ t ạo dao động Thạch anh đưa đến điều biên (ĐB1) điều biên (ĐB2) lệch pha 90 0, cịn tín hiệu điều chế uS đưa đến hai mạch điều biên ngược pha Điện áp đầu hai điều biên là: u = Uˆ (1 + m.cos ω t ).cos ω t db1 t1 S t mU ˆ t1 = Uˆ t1.cos ωt t + [cos(ωt + ω S )t + cos(ωt − ωS )t ] udb = Uˆ t (1 − m.cos ωS t ).sin ωt t mU ˆt2 = Uˆ t sin t t − [sin(ωt + ωS )t + sin(ωt − ωS )t ] Đồ thị véc tơ Uđb1 Uđb2 véc tơ tổng chúng biểu diễn hình 5-13 ut1 ĐB1 uđb1 U t1 Di pha 900 Tổng US ut2 ĐB2 Tín hiệu điều pha uđb2 Hình 5-12 Sơ đồ khối mạch điều pha theo ArmStrong Từ đồ thị đó, thấy rằng: tổng dao động ều biên u = u đb1+ uđb2 dao động điều chế pha biên độ Điều biên điều biên ký sinh Mạch có nh ược ểm l ượng di pha nh ỏ Đ ể h ạn ch ế m ức điều biên ký sinh chọn ∆ϕ nhỏ Để có điều biên ký sinh nhỏ 1% ∆ϕ < 0,35  ... tắt Tiếp theo tụ C1 lại phóng điện qua T1, nguồn E điện trở R2 giữ cho T2 tắt khoảng thời rBET1 gian Tụ C2 nạp điện từ nguồn E qua R4 điện trở , nhanh chóng đến điện áp E (do R UP(+) đầu vào IC có điện áp đổi dấu, đầu IC l ật sang trạng thái bão hoà âm, Ur = -Urmax Qua phân áp lại đưa điện. .. +Urmax a t1 a Mạch đa hài đợi b Dạng điện áp t2 -Urmax t b Câu 19 Trình bày mạch đa hài tự dao động dùng transistor Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nạp điện phóng điện, hai tranzito thay thơng (bão