Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Mạch điện tử tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Các mạch khuếch đại và tạo hàm phi tuyến dùng khuếch đại thuật toán; Các mạch tạo dao động; Tách sóng; Chuyển đổi tương tự - số và chuyển đổi số - tương tự; Mạch cung cấp nguồn. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
CHƯƠNG CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI VÀ TẠO HÀM PHI TUYẾN DÙNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 9.1 Khái niệm Các mạch khuếch đại tạo hàm phi tuyến dùng khuếch đại thuật tốn mạch có vịng hồi tiếp linh kiện thụ động tích cực ctí hàm truyền đạt phi tuyến Tùy thuộc vào đặc tính truyền đạt mạch phi tuyến, chúng phân thành hai loại: mạch phi tuyến liên tục mạch phi tuyến khồng liên tục Các mạch phi tuyến liên tục mạch co' hàm truyền đạt phì tuyến trơn tồn đạo hàm điểm khu vực làm việc Các mạch phi tuyến không liên tục mạch mà hàm truyền đạt chúng có chứa điểm gián đoạn Về mặt kỹ thuật, để tạo hàm phi tuyến co' thể dựa vào nguyên tác sau : - Lợi dụng quan hệ phi tuyến Volt-Amper mặt ghép pn đíot tranzistor phân cực thuận (mạch khuếch đại loga) - Lợi dụng quan hệ phi tuyến độ dốc đặc tuyến tranzistor lưỡng cực dòng emito (mạch nhân tương tự) , - Làm gần đặc tuyến phi tuyến đoạn thẳng gấp khúc (các mạch tạo hàm dùng đỉot) - Thay đổi cực tính điện áp đặt vào phần tử tích cực làm cho dịng điện thay đổi (khóa điot, khóa tranzistor) Với phần tử phi tuyến có hàm truyền đạt y — f(x) tạo hàm ngược X “ f (y) bàng cách thay đổi vị trí mạch hồi tiếp, ví dụ hình 9.1 rõ điều đo' ỉ ỉ ình 9.L Minh họa nguyên tắc tạo hàm phỉ tuyến hàm ngược Trên hình la, phần tử phi tuyến có hàm truyền đạt ft mắc nhánh vào mạch hồi tiếp Theo quan hệ phàn tử phỉ tuyến đó, ta viết : I = fWv) 199 theo quan hệ khuếch đại thuật tốn ta có : ưr = -Rỉ = -RfTưv) Vậy ưr ưv co' quan hệ phụ thuộc phi tuyến f Để thay đổi vị trí, mắc phẩn tử phi tuyến vào nhánh cùa mạch hổi tiếp (hình 9.1b) Lúc có quan hệ : ỉ = /wr) - /1 ur = f\-ỉ) = f't-UJR) Do Giữa ưr ưv có quan hệ phi tuyến ngược f Cũng giống phân tích mạch điện chương 8, sau phân tích phi tuyến ta lại giả thiết khuếch đại thuật tốn lý tưởng, nghĩa áp dụng quan hệ : (/] = ; Zp = /N = mà sai số phạm phải bỏ qua 9.2 Các mạch khuếch đại tính tốn phỉ tuyến liên tục 9.2.1 Mạch khuểch đại loga Để tạo mạch khuếch đại loga, mắc điot tranzistor vào mạch hổi tiếp khuếch đại thuật tốn (hình 9.2) Mạch điện dùng điot (hình 9.2a) làm việc tốt với dòng vào nằm khoảng nA đêh mA Nếu dùng tranzistor thay cho đỉot co' thể làm việc với dpng vào cỡ pA đến mA (hình 9.2b) Giữa dịng chạy qua đìot điện áp đặt lên điot có quan hệ : (9.1) ZD = Zoexp(ƯD/ĩ7T), đó, ỈD, I7p - dòng qua điot điện áp đặtlên điot ; - dịng ban đầu, có trị số bàng dịng qua điot ứng với điện áp ngược cho phép; Uy - điện áp nhiệt, nhiệt độ bình thường Uy = 26 mV Từ biểu thức (9.1) sơ đồ (9.2a) suy : ĨĐ = -ơTln — = -ƯTln TT1 Ut - Sơ dổ mạch khuếch đại loga ill dùng điôt ; b) dùng iranzisior Hình 9.2 200 ư- (9.2) Trong mạch điện hình 9.2b dùng quan hệ loga dịng colecto điện áp bazo - emito tranzistor lưỡng cực để tạo hám loga Mạch chl làm việc với điện áp vào dương Khi điện áp váo âm, tranzistor ngắt mạch hồi tiếp khơng cịn tác dụng Để đổi dấu điện áp vào dùng loại tranzistor pnp thay cho loại npn hình 9.2b Ta biết dòng colecto tranzistor phụ thuộc vào điện áp bazo-emito theo quan hệ (9.3) zc = ÂNZE = ÁNZEbh UL'ìư: z UT -1), (xem tiết 1.2) (9.3a) với hệ số khuếch đại dòng điện mắc bazo chung; ZEbh dòng emito trạng thái bão hòa Khi e BE z Ut> > ,1 ta cố 7C = AnZem, (eUBE z UT) Với (9.3b) Uv — - CZpE ta viết : 'c ** ^N^Ebh -eUr z Uĩ hay ■ Ic ưr ~ - ZJTln - - r ■ A^Ebh ■ uv = - nTln——— ^WeNi^ (9.4) b) _ Hình 9.3 a) b) mạch khuếch đại loga có bù nhiệt; t c) Sơ đo tương đương b (khi bỏ qua ảnh hường điện áp đong pha) 201 Dịng bão hịa emìto lEbh điện áp nhiệt [7T phụ thuộc nhiệt độ Do muốn mạch làm việc xác, cần phải thực biện pháp bù nhỉệt Hình 9.3 biểu diễn số sơ đồ khuếch đại loga có bù nhiệt Dể tính quan hệ điện áp theo điện áp vào sơ đồ 9.3a ta dùng quan hệ sau: ^BE2 + ƯBE1 - JC1 _/iNlJEbhe T = A^I^,eUsE2/ u *C2 - AN2IEbh2e ĨCi AN1 Aibhl - = e IC2 ^N2 ^Ebh2 ƯA ■ ^N1 ^Ebhl ^N2 ^Ebh2 TT Uv^2 —— = _—”— ưch TT TT e~uA/uT (9.5) *4 = ZEbh25 ^N1 - AN2’ nên từ — r,t 2” IZ■—1 (coscut - cosớo) 4, r cỉiut " , = —ỉir (sinfl - ft,cos# s JI ■ ■ > - Nhiễu số ảnh /n2 = /ns + fr =l,2.102 + 0,465.106 = 1,665 MHz với hỗ dẫn truyền đạt hỗ dẫn đổi tẩn Sa = Stt = ; - Nhiễu bậc f„ = 2ftt ±fr = 2,4 10Í5 ± 0,465.106 = 1,935 MHz fn3 = 2,865 MHz ; Hỗ dẫn truyền đạt hai nhiễu xác định theo biểu thức : S2 = X 2sin(2 í ™2 = V 0,01 " nF J 25.10“f> J 25.10-'1 , = V Q = V io4 100 = = >/250.1000 = 15.81.103Q Kũ Thay vào (46.1) nhận : th n â t m c h đ iê n tử 10 2.15.81.103.102 10“4.15.81.103 + 80.103 Điều kiện biên độ không thỏa mãn, nên mạch không dao động 429 Bài tập 47, Cho trộn dùng điot với đặc tuyến vôn-ampe biểu diên (47.1) > 17 < [ Su “ I (47,1) mA Cho biết s = y" Ág = /ns ±/v ; Tín hiệu ngoại sai có dạng điéu hịa cosin góc cắt tì = 90u = Tính hệ dẫn truyền đạt sơ đồ trộn tán đố, cho trường hợp sau : - Nhiễu lọt thảng - Nhiễu tần số ảnh - Nhiễu có tần số fv = 2fm ±fịg - Tín hiệu hữu ích Giải - Nhiễu lọt thẳng : ’T 8» = * ị O 10 •» x mA - Nhiễu tán số ảnh : 1 *$ành — 2$! — J t _ mA 10 a>/M/dcos(a*ns/j y - Nhiễu fv = 2fnK ±/’tg ' sfv — — J 10-* cos 2íun/ rf(wns/) = O - Tín hiệu hữu ích mA y • = Sành ~ X Bài tập 48 Một mạch điều biên điện trở tải 7?t = 50 Q Biết lấy tải điện áp với độ suy giảm 60 dB Dùng thiết bị phân tích phổ có thê’ đo đậu ra: - Điện áp tải tần Ĩ7ft = 223 mV - Điện áp biên tẩn Ưf„ls - í/(,-ds = 67 mV Tính : a Hệ sơ' điều chế m b Công suất mạch điều biên đưa tải c Giá trị đỉnh điện áp điểu biên, giả thiết m = d Trị hỉệu dụng dòng điện điều biên với m = ’430 Giải = ^ft+fs = Do đo' m = niưft —2 = 67 mV 2.67 2.67.10”3 r~ = = 0,6 ufi 223.10 b p~dh = p~{ p~t Trong đo' (1 + (4K1) A V* = — 7Ỉ, (48.2) Với ux = 103 Ĩ7f| = 223 V u, , _ ' (— = 103 = 60ỐB) Thay vào (48.2), xác định p = 2232 = 994,6 w 50 Thay vào (48,1) : _ 0,6\ p~db = 994,6 (1 + ) = 1173,6 w c Giá trị đỉnh điện áp điểu biên xác định theo (48.3) (48.3) Udbmax = ^í( + nì) Trong ut = Ý2ưt = V2 223 V = 315,4 V Do đố udbmax = 315’4 -2 = 630,8 V d Từ (48.1) suy Do đo' _/ 7~đb Vậy 7-đb m _ = zi- V + rI với 7t = — t ,1 ni2 = {jT Y + ~ = 994,6,1 zz 8.8.4 Mạch lọc chọn lọc mạch lọc thông dái 8.8.5 Mạch nén chọn lọc 182 182 187 191 192 195 CHƯ(ỈN(Ỉ9 CÁC MẠCH KHUÉCH ĐẠI VÀ TẠO HÀM PHI TUYỂN DUNG KHUẾCH DẠI THUẬT TOÁN 9.1 Khái niệm 9.2 Các mạch khuếch đại tính tốn phi tuyến liên tục 9.2.1 Mạch khuếch đại loga 9.2.2 Mạch khuếch đại đối loga 9.2.3 Mạch nhân tương tự mạch luỹ thừa bậc 9.2.4 Mạchchia mạch khai cản 9.3 Các mạch phi tuyến không liên tục 9.3.1 Nguyên tắc thực mạch phi tuyến không liên tục phần tử 9.3.2 Mạch hạn chế xác 9.3.3 Mạch chỉnh lưu xác 9.3.4 Mạch tạo hàm dùng điot 9.3.5 Mạch so sánh tương tự 9.3.6 Mạch khóa mạch lấy mẫu 199 200 200 203 205 210 213 213 214 216 221 225 230 CHUON(ỉìị) *CÃC MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 10.1 Các vãn đề chung vé tạo dao động 10.2 Điều kiện dao động đặc điểm mạch tạo dao động 10.3 On định biên độ dao động tần số dao động 10.3.1 Ổn định biên độ dao động 10.3.2 On định tán số dao động 10.4 Phương pháp tỉnh toán mạch tạodao động 10.5 Mạch điện tạo dao động LC 10.5.1 Vấn đé ổn định biên độtrong bộtạo dao động LC 10.5.2 Mạch tạo dao động ghép biến áp 10.5.3 Các loại mạch ba điếm 10.5.4 Các mạch tạo dao động dùng thạch anh 10.6 Mạch điộn tạo dao động RC 10.6.1 Đặc điểm chung tạo dao động RC 1.6.2 Bộ tạo dao động dùng mạch di pha mạch hổi tiếp 10.6.3 Bộ tạo dao động dũng mạch lọc T T - kép mạch hói tiếp 10.6.4 Bộ tạo dao động dùng mạch câu viên mạch hôi tiếp 233 233 236 23G 236 237 239 239 240 242 246 250 250 251 252 254 CHƯƠNG l ỉ DIÈƯ CHL 11,1 Định 11.2 Điển 11.2.1 11.2.2 11.2.3 nghĩa biên Phổ tín hiệu đÍPU biên Quan hệ nâng lượng điõu biên Các tiêu dao động điếubiên 11.2.4 Phiíơng pháp tính tốn mạch điểu biên 11.2.5 11.3 Điếu 11.3.1 11.3.2 11.4 Điểu 11.4.1 11.4.2 11.4.3 11.4.4 Các mạch điéu biên cụ chê' đơn biên Khái niệm Các phương pháp điếu chế dơn biên điều pha Các công thức quan hệ giữađiểu tẩn điéu pha Phổ dao động điểu tán điêu pha Mạch điện điếu tẩn điếu pha Một só biện pháp dế nâng cao í:hất lượngtín hiệu điều 257 257 257 259 260 261 265 268 268 269 274 274 275 277 285 CHƯƠNGỈ2 TACH SỔNG 12.1 Khái niệm vé (ách so'ng 286 12.2 Tách sóng biên độ 286 12.2.1 Các tham số 286 12.2.2 Mạch điện tách sóng biên độ 287 12.2.3 Hiện tượng phách tượng chèn ép tách sóng bièn độ 295 12.3 Tách sóng tín hiệu đơn biên 297 12.4 Tách sóng tín hiệu điểu tán 297 12.4.1 Khái niộm 297 12.4.2 Mạch diện tách sóng tán số 298 CHƯƠNG ỈA TRỘN TÀN 13.1 Lý thuyết chung vố trộn 13.1.1 DỊnh nghĩa 13.1.2 Nguyên lýtrộn 13.1.3 Phân loại 13.1.4 ứng dụng 13.2 Hộ phương trình đạc trưng tham số 13.3 Mạch trộn 13.3.1 Mạch tộn tần dùng đĩot 13.3.2 Mạch trộn tần dùng phãn tử khuếch dại 13.4 Nhiễu mạch trộn tán 13.5 Vòng giữ pha (PLL - plasp looekod loop) 13.5.1 Nguyên lý tác dụng 13.5.2 Tính chất PLL tuyến tính 13.5.3 Các khối PLL 13.5.4 Ưng dụng PLL 308 308 308 309 309 309 312 312 315 320 322 322 323 325 327 CHƯƠNG ì CHUYỂN Đổi TƯƠNG Tự - SÓ VÀ CHUYỂN ĐỔI só - TƯƠNG Tự 14.1 Cơ sở lý thuyết 329 14.1.1 Khái niệm chung 329 14.1.2 Các tham số 332 14.1.3 Nguyên tắc làm việc ADC 333 14.2 Các phương pháp chuyển đổí tương tự - số 335 14.2.1 Phân loại 334 14.2.2 Chuyển đổi AD theo phương pháp song song 335 14.2.3 Chuyển đổi AD theo phương pháp phân đoạn bít (chuyển đổi nối mã nhị phân) 337 14.2.4 Chuyển đổiAD nối tiếp dùng vòng hổi tiếp 338 14.2.5 Chuyển đổiAD theo phương pháp đếm đơn giản 340 14.2.6 Chuyển đổiAD theo phương pháp tích phân hai sườndốc 341 14.2.7 Chuyển đổiAD theo phương pháp song song - nối tiếp kết hợp 344 14.2.8 Chuyển đổi AD phi tuyến 344 14.3 Các phương pháp chuyển đổi số - tương tự (DA) 346 14.3.1 Chuyển đổi số - tương tự phương pháp thang điện trở 347 14.3.2 Chuyển đổi số - tương tự bàng phương pháp mạng điện trở 348 14.3.3 Chuyển đổi số - tương tự phương pháp mã hoá Shannon - Rack 349 CHƯƠNG ĨS MẠCH CUNG CAP NGUÒN 15.1 Khái niệm phân loại 15.2 Biến áp nguổn chỉnh lưu 15.2.1 Mạch chỉnh lưu nửa so'ng 15.2.2 Mạch chỉnh lưu tồn sóng 15.2.3 Tải chỉnh lưu 15.2.4 Mạch bội áp 15.2.5 Khâu lọc chỉnh lưu 15.3 Ổn áp 15.3.1 Mạch ổn áp dùng điôt Zener 15.3.2 Mạch ổn áp dùng điôt Zenner với mạch lặp emito 15.3.3 Mạch ổn áp có hổi tiếp 15.3.4 ổn áp xung 15.4 Chỉnh lưu đảo 15.5 Biến đổi điện áp chiểu nguồn không dùng biến áp nguồn 15.5.1 Biến đổi điện áp chiều 15.5.2 Bộ nguồn không dùngbiến áp nguồn Bài tập Tài liệu tham khảo 350 352 353 355 357 358 359 361 361 363 364 470 372 374 374 375 376 433 ... (10 .24 ) Giải (10 .24 ) theo n, ta nhẩn _ ^21 \//A2i ''2 ^11 n1 .2 12 = ? ?2? ?? ± V\/ (“2T") - í?ld (10 .25 ) Dạo hàm (10 .24 ) xét dấu, ta thấy (10 .24 ) < n2 - - raj (10 .26 ) Vậy hệ số hồi tiếp n thỏa mân (10 .26 )... đố 9 .27 mạch gồm 7 ?2 C2 nối tiếp (phần mạch xem hình 9 .27 ) Với điện áp vào Ưv điện áp chiều phần mạch 7 ?2 C2 khồng có ý nghĩa Dể dũng thang đo tuyến tính dụng cụ đo để đo trị hiệu dụng cùa điện. .. ỉp = ur In 2D2 (9.18) 7x2 20 7 ^BEl - ^BE2 = In 1C1 (9.19) 02 Ngoài ra, vl ^D1 + ^BEl = ^D2 + ^BE2 ƯD1 ■ ^D2 = ^BEl ■ ^BE2’ nên thay (9.18) (9.19) vào ta có: 1 *2 Ipi = ý=^ 02 /xl (9 .20 ) Trong biểu