Giáo trình kỹ thuật mạch điện tử ii (nghề điện tử dân dụng trung cấp)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề Điện tử dân dụng thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ II” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin trân trọng cảm ơn! Quảng Ngãi, ngày tháng .năm 20 Tham gia biên soạn Nguyễn Minh Điệp Chủ biên ………… ……… … MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu Mục lục Bài 1: Định nghĩa tín hiệu xung tham số, dạng xung 10 Bài 2: Chế độ khoá transistor 17 Bài 3: Chế độ khoá khuếch đại thuật toán 32 Bài 4: Các mạch dao động cầu wien 46 Bài 5: Các mạch dao động dịch pha 57 Bài 6: Các mạch dao động ghép biến áp 68 Bài 7: Các mạch dao động điều hòa dùng thạch anh 74 Bài 8: Các mạch dao động tạo xung cưa 84 Bài 9: Mạch dao động đa hài hai trạng thái ổn định (trigger schmitt) 93 Bài 10: Mạch dao động đa hài hai trạng thái không ổn định 101 Bài 11: Mạch dao động nghẹt (blocking) 108 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mo đun: MƠ ĐUN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số mô đun: MĐ 13 I Vị trí tính chất mơ đun - Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí sau học xong mơ đun Kỹ thuật mạch điện tử I - Tính chất mơ đun: Là mô đun sở chuyên môn nghề II Mục tiêu mơ đun: - Kiến thức: A1 Trình bày dạng tín hiệu xung, chế độ khóa Transistor theo nội dung học A2 Giải thích nguyên lý làm việc mạch dao động điều hoà RC, LC, dao động thạch anh, dao dộng đa hài, dao động nghẹt, dao động kích khởi, tạo xung cưa theo nội dung học - Kỹ năng: B1 Lắp ráp sửa chữa mạch dao động điều hoà RC, LC, dao động thạch anh, dao dộng đa hài, dao động nghẹt, dao động kích khởi, tạo xung cưa đạt yêu cầu kỹ thuật B2 Sử dụng thành thạo các mạch dao động điều hoà RC, LC, dao động thạch anh, dao dộng đa hài, dao động nghẹt, dao động kích khởi, tạo xung cưa thiết bị điện tử dân dụng B3 Lắp ráp, kiểm tra sửa chữa mạch đảm bảo tiêu: an toàn, hoạt động ổn định, thời gian quy định, theo yêu cầu kỹ thuật - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Tuân thủ nguyên tắc an toàn lắp đặt sửa chữa khí cụ điện C2 Có tính tỷ mỉ, đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp III Chương trình khung nghề điện tử dân dụng Thời gian đào tạo (giờ) Mã MH/ MĐ/ Tên mơn học, mơ đun Số tín Trong Tổng số Lý thuyết Thực hành/thực tập/Thí nghiệm/bài tập Kiểm tra 12 255 94 148 13 MH 01 Các môn học chung/đại cương Chính trị 30 15 13 MH 02 Pháp luật 15 MH 03 30 24 2 45 21 21 MH 05 Giáo dục thể chất Giáo dục quốc phòng - An ninh Tin học 45 15 29 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 90 30 56 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 77 1645 524 1053 68 MH 07 Kỹ thuật an toàn điện 30 15 13 MH 08 Điện kỹ thuật 70 43 24 MH 09 Tín hiệu phương thức truyền dẫn 45 38 MĐ 10 Đo lường Điện- Điện tử 60 27 30 MĐ 11 Linh kiện điện tử 75 25 47 MĐ 12 Kỹ thuật mạch điện tử I 120 42 73 MĐ 13 Kỹ thuật mạch điện tử II 90 30 56 MĐ 14 Kỹ thuật số 90 30 57 MĐ 15 Kỹ thuật vi điều khiển 90 30 57 MĐ 16 Thiết kế mạch điện tử 75 22 50 MH 17 Điện tử công suất 60 28 30 I MH 04 II MĐ18 Điện tử nâng cao 90 27 59 MĐ 19 Hệ thống âm thanh- máy thu hình 120 40 77 MĐ 20 Sửa chữa nguồn máy tính 90 30 56 MĐ 21 Sửa chữa thiết bị điện gia dụng 120 40 77 MĐ 22 PLC- Cơ Bản 120 47 67 MĐ 23 Thực tập sản xuất 11 300 10 275 15 Tổng cộng 89 1900 618 1201 81 IV Chương trình khung chi tiết mơ đun: Số TT Tên mơ đun Định nghĩa tín hiệu xung tham số, dạng xung Chế độ khoá transistor Chế độ khoá khuếch đại thuật toán Các mạch dao động cầu wien Các mạch dao động dịch pha Các mạch dao động ghép biến áp Các mạch dao động điều hòa dùng thạch anh Các mạch dao động tạo xung cưa Mạch dao động đa hài hai trạng thái ổn định (trigger schmitt) 10 Mạch dao động đa hài hai trạng thái không ổn định 11 Mạch dao động nghẹt (blocking) Cộng Tổng số Thời gian Lý Thực thuyết hành 5 10 10 11 2 3 3 11 10 8 90 30 56 Kiểm tra* 1 1 V Điều kiện thực mơ đun Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng Sử dụng phịng học chun mơn hóa Trang thiết bị máy móc - VOM, DMM - Dao động ký 25 MHz - Máy phát sóng âm tần, cao tần - Máy chiếu projector máy vi tính - Mỏ hàn, dụng cụ hút thiếc Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu - Vật liệu: + Mạch in tráng đồng + Hóa chất tẩy rữa + Nhựa thông, thiếc hàn + Các loại điện trở, tụ điện cuộn cảm, cầu chì, loại Transistor, đi-ốt, cơng tắc, phím ấn + Các loại ốc, vít, dây nối + Linh kiện tích hợp: IC khuếch đại tín hiệu nhỏ, IC cơng suất IC OP-AMP - Dụng cụ - Học liệu + Các mạch giả lỗi mạch khuếch đại + Phim vẽ sẵn + Tài liệu hướng dẫn môđun mạch điện tử + Tài liệu hướng dẫn học tập thực hành mạch điện tử + Giáo trình mạch điện tử + Sơ đồ mạch điện nguyên lý VI Nội dung phương pháp đánh giá Nội dung : Về kiến thức: - nguyên lý hoạt động mạch điện tử - cách mắc mạch điện Transistor lưỡng cực, Transistor trường - cách mắc mạch điện mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường - cách ghép tầng khuếch đại với để làm thành thiết bị điện tử đơn giản - mạch khuếch đại dùng IC (OP - AMP) Về kỹ năng: Lắp ráp cân chỉnh mạch điện như: mạch chỉnh lưu công suất nhỏ, kiểu mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường - Lắp ráp điều chinh mạch khuếch đại dùng Transistor lưỡng cực, Transistor trường - Lắp ghép tầng khuếch đại với để làm thành thiết bị điện tử đơn giản - Kiểm tra sửa chữa mạch Về lực tự chủ trách nhiệm: - Cẩn thận, sáng tạo đảm bảo an toàn thiết bị dụng cụ đo - Nghiêm túc, khoa học, tỉ mỷ Phương pháp đánh giá: Người học đánh giá tích lũy môn học sau: 2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học Trọng số 40% 60% 2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Thường xuyên Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số tổ chức kiểm tra đánh giá cột Viết/ Tự luận/ A1, C1 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết Tự luận/ A1, B1, B1, B2, C1 thực hành Trắc nghiệm/ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp Vấn đáp A1, A2, B1, B2, B3, học thực hành thực hành C1, C2 mơ hình 2.3 Cách tính điểm Thời điểm kiểm tra Sau 10 Sau 20 Sau 90 - Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc mô đun chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân - Điểm mô đun tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần mô đun nhân với trọng số tương ứng Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân VII Hướng dẫn thực mô đun Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử công nghiệp Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mô để minh họa tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo u cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hoàn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc mô đun - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu cần tham khảo: Nguyễn Kim Giao, Lê Xuân Thế Đặng văn Chuyết Nguyễn Bính Đỗ xuân Thụ Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai Kĩ thuật điện tử NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 Giáo trình kĩ thuật mạch điện tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 Kĩ thuật điện tử, NXB Khoa học - Xã hội, Hà Nội, 2001 Kĩ thuật điện tử, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 Phân tích mạch tranzito, NXB Thống kê, Hà Nội, 2002 Bài 1: ĐỊNH NGHĨA TÍN HIỆU XUNG VÀ CÁC THAM SỐ, CÁC DẠNG XUNG Giới thiệu: Tín hiệu phổ biến điều khiển vị trí hoặ để xách định vị trí vật thể Xung đơn dạng điển hình tín hiệu khơng tuần hồn Các dạng xung thường gặp thực tế: xung vuông, xung cưa, xung dạng hàm số mũ Các xung có cực tính dương, âm cực tính thay đổi từ dương sang âm Với tham số: độ rộng, biên độ, chu kỳ xung Mục tiêu bài: Học xong học viên có khả năng: - Trình bày định nghĩa tham số tín hiệu xung - Nhận biết dạng tín hiệu xung dùng lĩnh vực điện tử dân dụng - Đo dạng tín hiệu xung dùng lĩnh vực điện tử dân dụng - - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỉ công việc - Đảm bảo an toàn điện cho người thiết bị Phương pháp giảng dạy học tập mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ giá trị đại lượng, đơn vị đại lượng - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực học - Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: 10 R1, R2: Định thiên kiểu dòng IB cố định cho T1, T2 RC1, RC2: Cung cấp điện áp chiều cho cực C; đồng thời tải T1, T2 C1, C2: Các tụ thực q trình phóng nạp T1, T2: Hai khoá điện tử sử dụng transistor mắc E chung 10.1.3 Nguyên lý làm việc Giản đồ thời gian hình 15.2 minh họa nguyên lý làm việc mạch dao động đa hài 157 Hình 15.2 Giản đồ thời gian mạch đa hài tự dao động a) Thiết lập trạng thái Trong thời gian t0 t1 T1 T2 có định thiên thực tế công nghệ chế tạo đối xứng lý tưởng (đặc biệt điện trở linh kiện khác) độ thông T1 T2 khác q trình thiết lập trạng thái có tính chất đột biến (xảy nhanh), dẫn đến transistor tắt, transistor thơng bão hồ b) Trạng thái cân I (T1 tắt, T2 thông) Ura1 ≈ +E Độ rộng xung ur1 = t2 t1 Ur2 ≈ C2 nạp: +ECC đến RC1 đến C2 đến RBE T2 đến – ECC Điện áp UB T2 biến đổi UC2↑ đến UB(T2)↓ dẫn đến T2 bớt thông T2 tắt hẳn, C1 phóng điện C1 phóng: +C1 đến RCE T2 đến ECC đến R1 đến -C2, điện áp C1 (phiến phải) bớt âm dần, dẫn đến lúc t = t1 T1 thông bão hồ Kết quả: T1 thơng bão hồ, T2 tắt Trạng thái II thiết lập c) Trạng thái cân II (T1 thông, T2 tắt) Độ rộng xung ụ2 = t3 t2 Ur1 ≈ Ur2 ≈ +ECC C1 nạp: +E đến RC2 đến C1 đến RBET1 đến –ECC = 0V 103 Điện áp cực góp T1 tăng (UC1↑) đến UBT1↓ đến T1 bớt thông dẫn đến lúc t = t2 T1 tắt hẳn Cùng thời gian C1 nạp C2 phóng điện, đường phóng C2 sau: +C2 đến RCET1 đến ECC đến R2 đến – C2 Vòng hồi tiếp dương dẫn đến kết quả: T1 tắt, T2 thông quay trạng thái I, mạch tiếp tục thực chu kỳ Như vậy: Cả hai trạng thái cân không bền tụ C1, C2 liên tục nạp phóng làm cho mạch chuyển đổi trạng thái Tại đầu Ur1 Ur2 ta nhận hai dãy xung vuông ngược pha d) Tính tần số xung Ta có: ur1 = C1.R1.ln2 ur1 = 0,69.C1.R1 (10.1) (10.2) ur2 = 0,69.C2.R2 (10.3) Chu kỳ xung: T = ur1 + ur2 Tần số xung: f = 1/ 0,69.( ur1 + ur2) (10.4) (10.5) Nếu chọn đối xứng: C1 = C2 = C, R1 = R2 = R Ta nhận mạch đa hài đối xứng Dãy xung vuông hai đầu có tần số: f= 1,38.R.C (10.6) Trong trường hợp (ur1 ≠ ur2) ta có đa hài khơng đối xứng Chú ý: Thực tế để tạo xung có f hạn chế, với f < 100Hz, tụ C1, C2 phải có điện dung lớn Khi f > 10 kHz phải ý đến tần số cắt transistor Biên độ xung xác định gần giá trị nguồn ECC cung cấp không tải Để khắc phục hạn chế tần số, người ta đưa sơ đồ mạch đa hài dùng IC tuyến tính 10.2 MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG DÙNG VI MẠCH THUẬT TOÁN 10.2.1 Sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch dao động đa hài sử dụng mạch thuật tốn trình bày hình 10.3 104 10.2.2 Phân tích mạch điện : Để thiết lập xung vuông tần số thấp 1000Hz sơ đồ đa hài (đối xứng hay không đối xứng), sử dụng IC tuyến tính dựa cấu trúc mạch so sánh hồi tiếp dương, có nhiều ưu điểm so với sơ đồ sử dụng transistor nêu Tuy vậy, tính chất tần số IC tốt nên với tần số cao hơn, việc sử dụng sơ đồ mạch dao động với IC mang nhiều ưu điểm (xét với tham số xung ra) – Giản đồ thời gian hình 10.4 giải thích hoạt động sơ đồ Khi điện đầu vào1đạt giá trị ngưỡng R trigger Smith sơ đồ chuyển trạng thái điện áp lật ngược lại với giá trị cũ Sau điện đầu vào N thay đổi theo hướng ngược lại chưa đạt ngưỡng lật khác (trong khoảng t1 t2) Sơ đồ trở trạng thái ban đầu vào thời điểm t2, khi: UN = Uđóng = Umax Q trình thay đổi UN điều khiển thời gian phóng nạp tụ điện C điện áp đầu hồi tiếp qua R Nếu chọn: Urmax Urmin Umax Thì: Uđóng = Umax Ungắt = Umax 105 R1 R1 R2 Với: Là hệ số hồi tiếp dương mạch Lưu ý: Điện áp vào cửa N điện áp tụ C, biến thiên theo thời gian mang quy luật q trình phóng điện tới Umax hay nạp điện tớiUmax tụ C từ nguồn thông qua điện trở hồi tiếp R khoảng thời gian từ t1 t1 t2 Như hình 15.5 trên, cách thay đổi giá trị tương quan R’ R’’ ta thay đổi T chu kỳ T tính: giữ nguyên khơng đổi Các diode D1, D2 có nhiệm vụ khố nhánh tương ứng nhánh làm việc ngược lại 10.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG Các mạch dao động đa hài tự dao động sử dụng để tạo dãy xung vng 106 CÂU HỎI ƠN TẬP Hãy vẽ mạch điện phân tích q trình tạo xung đầu mạch dao động đa hài ? Nêu điều kiện thực dao động đa hài ? Chứng minh cơng thức tính tần số mạch dao động đa hài tự dao động Tần số mạch dao động đa hài phụ thuộc vào tham số mạch điện? Phân tích ưu điểm mạch dao động đa hài sử dụng IC so với mạch dao động đa hài sử dụng transistor ? Hãy nêu ứng dụng mạch dao động đa hài thực tế ? 107 Bài 11 MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT (BLOCKING) Giới thiệu: Mạch tạo dao động nghẹt mạch dao động điện tử đơn giản lập phần tử tích cực transistor biến áp thích hợp, phần tử RC phụ trợ, tạo xung sóng liên tục có hệ số độ sâu xung (duty cycle) cao, tạo xung điện áp cao mức điện áp nguồn nhiều lần Tên gọi nghẹt bắt nguồn từ thực tế phần tử khuếch đại bị cắt "bị chặn" hầu hết chu kỳ hoạt động Tín hiệu khơng có dạng sin, dùng làm tạo thời kế (timer) cho ứng dụng tạo điện áp đủ cao công suất nhỏ từ nguồn điện áp thấp Mục tiêu bài: Học xong này, học viên có khả - Trình bày đặc điểm, chế độ làm việc mạch dao động nghẹt - Trình bày tác dụng linh kiện nguyên lý làm việc mạch dao động nghẹt dùng lĩnh vực điện tử dân dụng - Lắp ráp cân chỉnh mạch dao động nghẹt - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỉ việc phân tích An tồn cho người thiết bị Phương pháp giảng dạy học tập mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ giá trị đại lượng, đơn vị đại lượng - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực học - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học 108 - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ ✓ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có ✓ Kiểm tra định hành: điểm kiểm tra (Hình thức: thực hành) Nội dung học: 11.1 KHÁI NIỆM VỀ MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT – Đặc điểm: Dao động nghẹt mạch dao động tạo xung có độ rộng xung hẹp, sườn xung dốc biên độ xung lớn – Độ rộng xung mạch dao động nghẹt vào khoảng: 10 10 6s – Cấu trúc mạch dao động nghẹt (hình 16.1) mạch khuếch đại có hồi tiếp dương sâu, thông qua biến áp xung dùng lõi sắt khơng bão hồ lõi ferít có đặc tính từ trễ vng góc 11.2 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT Tương tự loại dao động xung khác, mạch dao động nghẹt làm việc chế độ sau: – Chế độ tự dao động; – Chế độ đợi; – Chế độ đồng bộ; – Chế độ chia tần Trong phần sau ta khảo sát mạch dao động nghẹt cực phát chung sử dụng transistor lưỡng cực (BJT) 11.3 MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT CỰC PHÁT CHUNG 109 16.3.1 Sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch dao động nghẹt trình bày hình 11.1 165 Hình 11.1 Mạch dao động nghẹt (Blocking) 16.3.2 Tác dụng linh kiện Tụ C điện trở R: Hạn chế dòng điện IB (điện trở R tạo dòng phóng điện cho tụ C transistor T khố) Diode D1: Loại xung cực tính âm tải sinh transistor chuyển từ chế độ mở sang khoá R1, D2: bảo vệ transistor khỏi bị áp Biến áp xung bao gồm: K cuộn sơ cấp biến áp; , B t cuộn dây thứ cấp Với hệ số biến áp xung nB nt xác định: nB nt K K (16.1) B (16.2) t 11.3.3 Nguyên lý làm việc mạch dao động nghẹt Quá trình dao động xung liên quan đến thời gian mở trì trạng thái bão hồ (nhờ mạch hồi tiếp dương) transistor Kết thúc trình tạo xung lúc transistor khỏi trạng thái bão hoà chuyển đổi đột biến trạng thái tắt (khoá) nhờ hồi tiếp dương Giản đồ thời gian minh hoạ nguyên lý hoạt động mạch dao động nghẹt hình 16.2 110 166 Hình 11.2 Giản đồ thời gian mạch dao động nghẹt 11.1 + Trong khoảng thời gian < t < t1: T tắt điện áp nạp tụ C: UC> tụ C phóng điện qua mạch theo đường phóng: C R RB B EC Tại thời điểm t1, UC = + Trong khoảng t1 < t < t2, UC chuyển qua giá trị xuất trình đột biến Blocking thuận nhờ hồi tiếp dương qua B , dẫn tới transistor T bão hoà + Trong khoảng t2 < t < t3 transistor T bão hoà sâu, điện áp cuộn K gần trị số EC, giai đoạn tạo đỉnh xung, có tích luỹ lượng từ trường cuộn dây biến áp, tương ứng điện áp hồi tiếp qua U ECC nB B Và điện áp cuộn tải U t ECC (16.4) n B là: (11.3) t là: t Lúc tốc độ thay đổi dòng colectơ giảm nhỏ nên sức điện động cảm ứng B K giảm làm dịng điện bazơ IB giảm theo, giảm mức bão hoà T đồng thời tụ C IB nạp qua mạch: + ECC (đất) đ tiếp giáp emittơ – bazơ đ R đ C đ B đ + ECC (đất) Lúc đó, IB giảm tới trị số tới hạn: IB = IB bão hoà = Ibão hồ/ Xuất q trình hồi tiếp dương theo hướng ngược lại (cịn gọi q trình Blocking ngược) Trong q trình này, transistor T khỏi trạng thái bão hoà nên: IC giảm dẫn đến IB giảm,… đưa transistor T trạng thái khố dịng IC = Tuy nhiên, quán tính cuộn dây K cực góp (cực C), làm xuất 111 suất điện động tự cảm chống lại giảm đột ngột dịng điện, hình 167 112 thành điện áp âm biên độ lớn (quá giá trị nguồn ECC): q trình giải phóng lượng từ trường tích luỹ từ trước Nhờ dịng thuận từ chảy qua mạch D2R1 lúc cuộn t cảm ứng điện áp âm làm diode D1 tắt tách mạch tải khỏi sơ đồ Sau tụ C phóng điện, trì khố T UC = lặp lai nhịp làm việc mới… Độ rộng xung Blocking tính: tx t3 t1 Rt R rv Cln nB Rt rv (11.5) Trong đó: rv điện trở vào transistor T lúc mở; Rt nt2.Rt tải phản ánh mạch cực colectơ (mạch sơ cấp) hệ số khuếch đại dòng tĩnh T Thời gian hồi phục t4 t6 thời gian phóng điện tụ định xác định bởi: thph t6 t4 C.RB ln 1 nB (11.6) Nếu coi thời gian tạo sườn trước sườn sau xung khơng đáng kể, bỏ qua chu kỳ xung tính bằng: Tx tx thph (11.7) Dãy xung tạo dao động nghẹt có tần số là: f tx thph (11.8) Chú ý: Sơ đồ Blocking xây dựng từ hai transistor mắc đẩy – kéo làm việc với biến áp xung bão hoà từ, tạo xung vuông với hiệu suất lượng cao chất lượng tham số xung tốt Ngoài ra, cần lưu ý làm việc chế độ đồng (thêm đường nét đứt hình 16.1) cần chọn chu kỳ dãy xung đồng Tv nhỏ chu kỳ Tx dãy xung mạch Blocking tạo Nếu chế độ chia tần, cần tuân theo điều kiện: Tx T v Và có dãy xung đầu chu kỳ lặp là: Tr nT v (11.9) Như hình 16.3a b với n hệ số chia 113 Hình 11.3a Giản đồ thời gian mạch Blocking chế độ chia tần Tx > Tv; Tr = 4Tv Tx >> với n = 114 11.4 PHẠM VI ỨNG DỤNG Mạch dao động nghẹt (Blocking) sử dụng để tạo xung mạch ổn áp xung 115 CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày đặc điểm, cấu trúc mạch dao động nghẹt? Nêu chế độ làm việc mạch dao động nghẹt? Phân tích hoạt động mạch hình 16.1? Phân tích hoạt động mạch dao động nghẹt mắc cực gốc chung hình 16.4? 116 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH Mơ đun: KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCG ngày tháng năm Trương cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, Năm 20 (Lưu hành nội bộ) 117