Bài giảng điện tử tương tự 2

Bài giảng điện tử tương tự 2

1 I HC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN ~~~~~***~~~~~ BÀI GING: NGUYÊN LÝ N T 2 Ngi biên son : ThS. V Chin Thng. 2 MC LC C LC 1 CHNG 1: CÁC MCH TO QUAN H HÀM S DÙNG KHUCH I THUT TOÁN4 1.1. Khái nim chung 4 1.2. Các mch tính toán và u khin tuyn tính 4 1.2.1. Mch cng o 4 1.2.2. Mch tr 5 1. 2. 3. Mch tích ph ân o 6 1.2. 4. Mch tích ph ân tng 7 1. 2. 5. Mch tích ph ân hi u 7 1.2.6. Mch vi phân 8 1.3. Các mch khuch i và tính toán phi tuyn liên tc 9 1.3.1. To quan h hàm s có dng c tuyn ca phn t phi tuyn. 9 1.3.2. To quan h hàm i ca dng c tuyn volt-ampe ca phn t phi tuyn 10 1. 3.3 . Mch khuch i Loga 1 0 1.3 .4. Mch khuch i i Loga 12 1.3.5. Mch nhân dùng nguyên tc khuch i Loga và i Loga 12 1.3 .6. Mch ly tha bc hai 13 1.3.7. Mch chia theo nguyên tc nhân o 14 1.3.8. Mch chia dùng nguyên tc khuch i Loga và i Loga: 15 1.3.9. Mch khai cn 15 1.4. Các mch phi tuyn không liên tc 17 1.4.1. Mch to hàm chnh lu hn ch: 17 1.4 .2. Mch so sánh tng t 22 Chng 2: U CH 31 2.1.  nh ngha 31 2.2. u biên 31 2.2.1.  nh ngh a 31 2.2 .2. u b iên thông thng 31 2.2.3. Các ch tiêu c bn ca dao ng ã u biên 34 2.2.4 Phng pháp tính toán mch u biên : 36 2.2.5. Các mch u biên c th : 40 2. 2. 6. u ch n bi ên 45 2.3. Gii u biên 53 2.3.1. Gii u biên vi tín hiu u biên thông thng 53 2.3.2 Gii u chn biên: 55 2.4 . u tn và u pha 56 2.5. Gii u tn 60 2.5.1. Nguy ên lý chung 60 2.5.2. Các mch gii ch tn s 60 Chng 3: I TN 63 3.1.  nh ngha 63 3.1.1. t vn : 63 3.1.2. Khái ni m: 64 3. 2. Ng uyên lý i tn : 65 3.2.1. S khi và nguyên lý làm vic: 65 3.2.2. Nhiu sinh ra ca b trn tn và cách khc phc 67 3.2.3 Thu i tn trong 1 di tn rng 70 3.2.4 i tn  thc hin i bng tn s 70 3 3.3. Mch i tn dùng Diode 71 3. 3. 1. Mch i tn n 71 3.3 .2. Mch i tn cân b ng 71 4. 4. 3 . Mch i tn vòng 72 3.3.2 Mch i tn dùng Transistor 73 CHNG 4: CHUYN I AD VÀ DA 76 4.1. C  s l ý th uy t 76 4.2 . Các thô ng s c bn. 78 4.3. Nguyên tc làm vic ca ADC 79 4.4. Các phng pháp chuyn i tng t - s 80 4.4.1 Phân loi 80 4.4.2. Chuyn i AD theo phng pháp song song 81 4.4 .3. Chu yn i AD ni tip . 82 4.4.4. Chuyn i AD theo phng pháp kt hp 83 4.4.5. Chuyn i AD ni tip dùng vòng hi tip 84 4.4.6. Chuyn i AD theo phng pháp tich phân n gin: 85 4.4.7. Chuyn i AD theo phng pháp tích phân hai sn dc 88 4.5. Các phng pháp chuyn i s - tng t 92 4.5.1. Chuyn i DA bng phng pháp n tr bc thang 93 4.5.2. Phng pháp mng n tr: 94 4.5.3. Phng pháp Shano n – Rack: 97 Chng 5: NGUN CUNG CP 101 5.1. Khái nim chung 101 5.1.1. t vn  101 5.1 .2. Thô ng s ngun cung cp 101 5.2 . Ngun chnh lu n gin 103 5.2.1. S khi 103 5.2.2. Bin áp 103 5.2.3. Chnh lu 104 5.2.4. Lc 105 5.2.5. Các b chnh lu bi áp 106 5.3. n áp: 107 5.3.1. t vn : 107 5. 3. 2 . n áp th ôn g s: 10 7 5. 3. 3 . n áp so sán h: 108 5.4. n áp xung: 113 5.5 . Các vi mch n áp: 114 TÀI LIU THAM KHO 118 101 Chng 5: NGUN CUNG CP Ngun nuôi mt chiu là cn thit cho mi thit bn t. Tr mt s trng hp các thit bn tc thit k ch dùng các ngun n hoá nh pin, c-quy; trong nhiu trng hp ngun nuôi mt chiu c to ra bng cách bin i và chnh lu dòng in xoay chiu 50 Hz t mng n công nghip thành ph. Nh ti chng 1 v mch chnh u dùng diode bán dn ã nói, do có gn sóng biên  gây ra bi s bin i giá tr tc thi ca ngun n áp xoay chiu nên cn có b lc thông thp  san bng gn sóng. Cng do thng giáng ca ngun n vào và thng giáng ca ti cùng các bin ng khác nên mun có c n áp ra b ngun n nh thì phi thit k thêm các mch n áp (hoc n dòng)  bù tr các bin ng này. S khi ca mt ngun nuôi mt chiu nói chung c biu din trên hình 5.1. Hình 5.1. S khi ca ngun nuôi có n áp. Bin áp là thit b bin i n áp xoay chiu li vào (thí d, 220V~) thành in áp xoay chiu li ra có biên  cn thit. Mch chnh lu có nhim v chuyn n áp xoay chiu bên th cp bin áp thành in áp mt chiu có biên  bin i mp mô. Mch lc thông thp san bng các mp mô, chn các thành phn sóng xoay chiu và ch cho thành phn mt chiu có biên  không i i n ti. Bn áp (hoc n dòng) có nhim v làm n nh n áp (hoc dòng in)  li ra trên hai u ti cho dù các in áp trc ó hay tr ti thay i trong mt gii hn nào ó. i ây sm qua mt s loi ngun nuôi và mch n áp. 5.1. Khái nim chung 5.1.1. t vn  Mch n t mun làm vic c cn phi có ngun mt chiu cung cp. Ngun mt chiu ây có th là: Pin, acquy, bi n… 5.1.2. Thông s ngun cung cp a, H s gn sóng 102 Hình 5.2. Dng sóng ngun tín hiu ra H s gn sóng c trng cho  mp mô ca ngun. H s gn sóng c xác nh bng biu thc: K gs = tb r U U∆ .100% Trong ó: K gs là h s gn sóng U r là chênh lch gia n áp ra ln nht và in áp ra nh nht U tb là in áp ra trung bình. H s gn sóng càng nh càng tt. b, in tr ra ca ngun cung cp: Hình 5.3. in tr ra ca ngun U r = E – Ir.Rr E: Là in áp ra khi h mch R t =  Khi R r ln => U r gim. Vì vy, yêu cu n tr ra càng nh càng tt. 103 5.2. Ngun chnh lu n gin 5.2.1. S khi Hình 5.4. S khi ngun chnh lu n gin. U i : 110V/220V – 50 Hz U 2 : T l vi U i . U 2 có th ln hn U i hoc có th nh hn U i Nu U 2 > U i : Bin áp là tng áp. Nu U 2 < U i : Bin áp là h áp. Khi chnh lu có nhim v chuyn t ngun xoay chiu v ngun mt chiu. Khi lc có nhim v làm gim  gn sóng ca ngun tín hiu. 5.2.2. Bin áp Hình 5.5. Bin áp Bin áp gm có 2 cun s cp ( có s vòng 1 n ) và th cp ( có s vòng 2 n ) Cun s cp: P1 = U 1 .I 1 Cun th cp: P 2 = U 2 .I 2 Hiu sut bin áp:  = 1 2 P P . 100% = 11 22 UI UI .100% Bin áp có hiu sut tng i ln (thng trên 90%). Thc t ngi ta hay dùng bin áp  truyn ti nng lng. Ta có: 11 22 Un Un = = n Vi bin áp lí tng:  = 100% 2 1 2 2 11 P P UI UI ⇒=⇒= 104 12 21 UI n UI ⇒ == => Bin áp dùng  chuyn i n áp 5.2.3. Chnh lu a, Chnh lu na chu k  nguyên lý và gin  thi gian Hình 5.6. S nguyên lý và gin  thi gian chnh lu na chu k b, Chnh lu hai na chu k Cách 1: Dùng hai b chnh lu na chu k có chung R t và cùng chiu D nhng in áp t vào hai D ngc pha nhau.  to ra hai n áp này ngi ta dùng bin áp o pha.  nguyên lý và gin  thi gian nh hình v: Hình 5.7. S nguyên lý và gin  thi gian chnh lu 2 na chu k Nhn xét: Mch chnh lu hai na chu k nh trên có U r > 0.  có U r < 0 ta ch cn o chiu hai D. Cách 2: Dùng chnh lu cu. S nguyên lý nh hình v. Gin  gn sóng U r tng t nh trên. 105 Hình 5.8. S nguyên lý chnh lu cu Nhn xét: • Chnh lu hai na chu k theo kiu cu có hiu sut s dng cao hn so vi chnh u hai na chu k theo cách 1. Vì: Theo cách 1 thì luôn có mt na cun dây th cp không làm vic. Thc t hay s dng chnh lu cu. • in áp trong trng hp chnh lu cu nh trên có U r > 0.  có U r < 0 ta ch cn o chiu 4 D. 5.2.4. Lc Trong các s trên, in áp ra trên ti mi là mt chiu nhng có biên  còn bin i theo sóng hình sin. Mun có c n áp ra mt chiu có biên  bng phng (không i) phi mc song song vi ti mt tn C có n dung  ln. Vì in tr thun r ca diode rt nh và r << R nên hu nh tc np ti gn n thnh ca n áp xoay chiu trong mi chu k. Tip ó do n áp xoay chiu gim xung theo dng hình sin và sang chu k âm (nu là chnh lu na chu k) nên th anode ca diode tr nên thp n th kathode (là th trên tn), do vy diode b cm. T lúc này s phóng n qua in tr ti vi hng s thi gian bng RC ln hn nhiu hng s thi gian khi np. ng phóng n theo hàm e mc suy gim rt chm cho ti khi gp sn lên ca chu k dng sóng hình sin tip theo. Kt qu là ta s có mt n áp li ra trên ti tng i bng phng nh hình 5.9. Trên hình cng cho thy dòng in chy qua diode ch xut hin khi diode c phân cc thun trong mt phn nh na chu kn áp xoay chiu. Tr trung bình ca dòng này quyt nh n kh nng chu nhit ca diode và càng nh khi tr ti càng ln. Nu nhìn nhn theo quan m ph thì ph Fourier ca n áp ra trên ti sau chnh lu khi cha mc tn bao gm thành phn mt chiu và các thành phn xoay chiu có tn s bng và ln hn tn s mng n công nghip 50Hz. Do vy 106 mun n áp ra này hoàn toàn là mt chiu thì phi dùng mt mch lc tn thp bao gm các phn t r, C và R làm suy gim ht các thành phn xoay chiu trên. Hình 5.9. Lc gn sóng trên ti 5.2.5. Các b chnh lu bi áp Trong các b chnh lu nói trên, in áp ra mt chiu không ti cc i cng ch bng biên  th li vào xoay chiu. Trong mt s trng hp, khi cn mt n áp ra có giá tr cao hn mà vn ch dùng in áp vào xoay chiu có biên  thp thì phi cn dùng b chnh lu bi áp. Hình 5.10. B chnh lu nhân ôi th Hình 5.10 là s  b chnh lu nhân ôi th. Trong na chu k âm, dòng in s np cho t C 1 qua diode D 1 vi th phân cc trên t nh hình v.  ln ca th này n gin bng biên n áp vào xoay chiu. Trong na chu k dng tip theo, dòng in i s i qua C 2 , D 2 và np n cho C 2 . Nh vy n áp np cho C 2 lúc này s bng tng biên n áp vào xoay chiu trong na chu k âm ca ngun n vào. Hay nói cách khác th trên t C 2 , tc là th cp cho ti bng 2 ln biên n áp vàp xoay chiu. 107 Hình 5.11. S b chnh lu bi áp N ln Hình 5.11 là s b chnh lu nhân th bi áp nhiu ln. Trong na chu k âm th nht, D 1 thông, D 2 và D 3 cm; t C 1 c np n th U C1  U 2 ~. Na chu k dng tip theo, D 2 thông, D 1 và D 3 cm, dòng qua D 2 np cho C 2 in áp gp ôi U C2 = 2U 2 ~. Na chu k âm tip theo na, D 3 thông, D 1 và D 2 cm; dòng qua D 3 np cho các t C 1 mc ni tip vi C 3 vi th bng U 2 ~ + U C2 = 3 U 2 ~. Tuy nhiên do C 2 ã c np n th U 2 ~ nên C 3 sc np n th U C2 = 2U 2 ~. Lý lun tng t cho mt th 4 và các mt tip theo. 5.3. n áp: 5.3.1. t vn : Ngun chnh lu n gin có nhc m: Khi n áp li (U 1 ) thay i, làm cho U 2 thay i theo, kéo theo U r thay i => U r không n nh. Khi R t thay i cng làm cho U r thay i theo. Vì vy ngun chnh lu n gin ch dùng cho các thit b có n áp ra không cn n nh. n nh n áp ra ta làm nh sau: Hình 5.12. S khi ngun 5.3.2. n áp thông s: Ta s dng diode Zenner n áp thông s Hình 5.13. c tuyn V-A ca Diode Zenner [...]... u h n ch 2 Diode Hình 1 .22 S m ch ch nh l u h n ch 2 Diode - Khi Vin > 0 → Va0 thì D1 t t, D2 thông Va =K0(VP – VN)= - K0VN = VDthong + Vout Áp d ng nguyên lý x p ch ng : VN = Vin ⇒ Vin R2 R1 + Vout R1 + R2 R1 + R2 VDthong + Vout R2 R1 + Vout =− R1 + R2 R1 + R2 K0  R1 R2  −VDthong  1  ⇒ Vout  + = Vin    R1 + R2  K 0   R1 + R2 K 0  V... c khu ch 12 i Loga i Loga và i Loga Các m ch khu ch i loga và Coi m ch t ng có th dùng m t khu ch i loga có th dùng m ch nh ã xét i t ng K TT M ch ch làm vi c m c trên c v i các tín hi u vx, vy > 0 (do tính ch t hàm loga) M ch nhân 420 0 là m t trong nh ng m ch tiêu bi u c ch t o theo nguyên t c này A = K1ln(Vx/K2) B = K1ln(Vy/K2) C = A+ B = K1ln(VxVy/K2 2) C = ln(VxVy/K2 2) Vz = K3VxVy/K2 2 b)S nguyên... vào phân t tích c c làm cho dòng i n ra thay (khoá diode, khoá transistor) 1 .2 Các m ch tính toán và i u khi n tuy n tính 1 .2. 1 M ch c ng o 4 i Hình 1.1 S m ch c ng Áp d ng quy t c dòng i n nút cho N ta có: 1 .2. 2 M ch tr Hình 1 .2 S m ch tr R1 = RN/a R2 = RP/a i n áp c a vào thu n: i n áp c a vào o: Vì: N u RN = RP: 5 o 1 .2. 3 M ch tích phân o Hình 1.3.a S Ph m ch tích phân o ng trình dòng i n nút t... cho trên hình 5 .26 Hình 5 .26 Hình 5 .26 là m t s s lo i v i th kh i và hình d ng vi m ch n áp A- 723 ng d ng c a các vi m ch n áp lo i 7805 và 7905 Các n áp khác v nguyên t c c ng c dùng t d ng chúng r t thu n ti n và d dàng Hình 5 .26 .a là s t vi m ch 7805 Khi c n nâng cao dòng ra c a b ng t Nhìn chung vi c s t o th n áp c n áp có th nh +5V u thêm m t transistor công su t ph nh hình 5 .26 .b Cùng v i các... th u ch nh trong m t d i nào ó C u t o bên trong c a các vi m ch n áp này có s 114 n hình nh hình 5 .24 Hình 5 .24 C u t o bên trong c a m t vi m ch n áp Trong m ch dùng diode D2 làm ngu n phân áp R1 R2 nên th T Ck dùng c inh, n áp ra n áp chu n Uch Do ph n h i âm t o b i c xác l p b ng : U2 =Uch (1 + R2 / R1 ) hi u ch nh t n s c a s nh m ch ng t kích V i lo i có i n áp ra n hình là các h vi m ch 78-xx... k Hình 5.19 Kh i khu ch 1 c) k 2 3 n áp lo i 1: = 0 o, ht = 180o 110 i hi u ch nh o Hình 5 .20 n áp lo i 1 +) Nguyên lý: R8 và Dz có nhi m v t o ra Uch R5, R6, R7 t o ra Upa T4 dùng so sánh T1, T2, T3, R1, R2, R3: là kh i K hi u ch nh m c theo ki u CC à Gi s Ur ng ⇒ U pa = U r M c ki u EC ( ht Ur 4 = 180o): U CT gi m ⇒ UBK 4 const d) RII t ng ⇒ U BET RI + RII n áp lo i 2: k = 180o, ht = 0o 111 k =0 ng... +12V v i lo i 78 12, v.v Lo i 79xx cho các vi m ch n áp có d i VDC n -35 VDC; i n áp ra c V i lo i có vào, u ra và n áp ra bi n i c, thí d vi m ch LM- 327 c ng có 3 chân ra: u ch nh u kia c a bi n tr Lo i này cho i n áp vào t +5 VDC n 35 VDC và có th nh n áp v i giá tr tu ý trong d i t +3 V n +30 V d ng và chân n i c a hai vi m ch n áp c d ng t n áp vào t -5 nh -5 V v i lo i 7905, -12V v i lo i 79 12, ... = A+ B = K1ln(VxVy/K2 2) C = ln(VxVy/K2 2) Vz = K3VxVy/K2 2 b)S nguyên lý D1 Vin1 R5 R1 R6 R3 D3 Vout R4 D2 Vin2 R2 Hình 1.11 S nguyên lý m ch nhân 1.3.6 M ch l y th a b c hai u hai u vào c a m ch nhân v i nhau ta s có m ch l y th a: Hình 1. 12 S m ch l y th a b c hai Lúc này vx = vy => vz = K.vx2 Gi s n áp vào có d ng sin: vx = Vcos t Thì i n áp ra: 13 => Có th dùng m ch l y th a b c hai 1.3.7 M ch... ph c b ng cách cho Tranzitor ho t 1 12 ng ch xung 5.4 n áp xung: *Nguyên lí n áp xung: Hình 5 .22 S Là nguyên lý h i ti p âm tranzitor i u ch nh làm vi c kh i n áp xung u khi n Ur thông qua vi c thay ch i th i gian óng m c a khóa Upa = kpa.Ur - Kh i t o Uch: T o - Kh i t o n áp chu n Uch và Upa n áp r ng c a: T o Hình 5 .23 Gi n a K SS1 có Uo n áp r ng c a Uo n K SS2 th i gian c a các tín hi u 113 Khi... = U r M c ki u EC ( ht Ur 4 = 180o): U CT gi m ⇒ UBK 4 const d) RII t ng ⇒ U BET RI + RII n áp lo i 2: k = 180o, ht = 0o 111 k =0 ng ⇒ U CT gi m Darlington gi 4 m ⇒ Ur gi m Hình 5 .21 n áp lo i 2 Trong ó T1, T2, T3, R1, R2, R3 là kh i K hi u ch nh Tín hi u vào: chân B Tín hi u ra: chân C DZ, R4 t o Uch R5 R6 R7 t o Upa T4: K so sánh Ta có: Uch = Upa + UBE Upa = U r RI RI + RII ⇒ UBE = Uch – U r RI RI . lu hn ch: 17 1.4 .2. Mch so sánh tng t 22 Chng 2: U CH 31 2. 1.  nh ngha 31 2. 2. u biên 31 2. 2.1.  nh ngh a 31 2. 2 .2. u b iên thông thng 31 2. 2.3. Các ch tiêu c bn. dao ng ã u biên 34 2. 2.4 Phng pháp tính toán mch u biên : 36 2. 2.5. Các mch u biên c th : 40 2. 2. 6. u ch n bi ên 45 2. 3. Gii u biên 53 2. 3.1. Gii u biên vi. 101 5.1.1. t vn  101 5.1 .2. Thô ng s ngun cung cp 101 5 .2 . Ngun chnh lu n gin 103 5 .2. 1. S khi 103 5 .2. 2. Bin áp 103 5 .2. 3. Chnh lu 104 5 .2. 4. Lc 105 5 .2. 5. Các b chnh lu bi