Nghiên cứu thiết kế thiết bị khuếch Đại công suất Âm tần

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CÔNG VĂN 3/ Khối điều chỉnh âm lượng hằng số: Khối này có nhiệm vụ điễu chỉnh biên độ tín hiệu ngõ vào tầng khuếch đại v 2 :Â, 2 v ‘ công suất âm tần, phu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CUU - THIET KE - THIET BI KHUECH ĐẠI

CONG SUAT AM TAN

GVHD: LU’ CONG VAN

SVTH: NGUYEN THANH TUAN

TP Hồ Chí Minh, tháng 02/2001

T4

SKLOC

5

‘| „ TRƯỜNG ĐẠI ph FT A CSU PHAM KY THUAT TP.HÔ CHÍMINH eka h È

| NGHIÊN CỨU - THIẾT KẾ - THIẾTBỊ i}

BẢNG NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THÀNH TUÂN

Lớp :97 KĐĐ 3/72

Giáo viên hướng dẫn: LƯ CÔNG VĂN

Tên để tài : Nghiên cứu thiết kế thiết bị khuếch đại công suất âm tân

Nội dung luận văn tốt nghiệp:

BANG NHAN XÉT LUAN VAN TOT NGHIEP

CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

Họ và tên sinh viên : NGUYEN THANH TUAN

Lớp :97 KĐĐ 3/72

Giáo viên hướng dẫn: LƯ CÔNG VĂN

Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế thiết bị khuếch đại công suất âm tần

Nội dung luận văn tốt nghiệp:

Loi Cim On

Trong nhang nam hoe cua qua ching em da duge

trang bi những Rien thie chuyén mỡn của Thay đa khoa

Dien — Den từ trường Dae Hoe Su Pham “Kj thuat Nhung kie

dhige nhiing kha nang dé Uneo hign dd dn tol nghitp Em

thie vd ctiny qui gid dé da yitip ching em só

Kay “Thay Cs Luink Bao nha trưởng đa tạo điều

hign hoe tap cho chung em suốt nbiing nhang ném ula qua

Qui thiy sờ Khoa Dien — Dign tt da tan tinh gidng

4s PP

ến thie chuyén môn để ching tu có đủ khổ

say nha

nang ca didu kign tot nghigp

Em bay #3 long biet on sau sde den thay Lu Cong

Van Thay da dong vien nhizt tink gtifs ching em Thay

da khong quan site khde va thời gian quí bau hudng dén tan kink va tạo mọi Ấiều kien thuan [oi dé ching em héan thank dé dn tot nghisp

Xin sâm on tat od ode ban lop 97 KBD đã có

những bổ trợ gój› Ú tới trong những năm hoe via qua

Op Hs Chi Mink, thang 1 nam 2007

Sink vien thue hign

NGUYEN THANH TUAN

Ete ees

3140 DUC VAO DAO TAO CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

Mạch hiệu ứng âm trầm và cân bằng

Machg điều chỉnh âm lượng bằng số

4 Các bản vẽ

® Mạch trộn

Mạch lọc

Mạch cân bằng và hiệu ứng âm trầm

Mach cong suai

+

+

® Mạch điều chỉnh âm lượng bằng số

+

@ Mach bao ve loa

+ Toàn mạch được ghép nối

5 Giáo viên hướng din : LƯỨ CÔNG VẤN

6, Ngày giao nhiệm vụ /12 2000

ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP

Mave Lue:

SƠ ĐỒ KHỐI THIẾT BỊ KHUẾCH DAT AM TAN

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI

1/ Khối nguồn cung cấp

2/ Khoi ton: ,

3/ Khối cân bằng

4/ Khối tạo hiệu ứng âm trầm

5/ Khối điều chính âm lượng hằng xô

6/ Khối khuếch đại công suất am tần

Tí Khôi bảo vệ loa

BỘ RHUẾỆCH ĐẠI THUẬT TOÁN

E CÁC ĐẶC TINH VA CAC MACH CO BAN!

ILE CAC THONG SOC

UWE NGUON CUNG CS

IV: SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA OP-AM

CHƯƠNG 3: BỘ LỌC

1: BỘ LỌC THÔNG THẤP

Il- BO LOC THONG CA

Ill- BO LOC THONG DAL

IV- BO LOC BO DA!

V- BO LOC TRANG THAI BIEN THIEN:

CHƯƠNG 4: ĐỊNH NGHĨA BỘ KHUYẾCH ĐẠI

1- ĐỊNH NGHĨA BỘ KHUẾCH ĐẠI

Tl- THIEN AP

Ill- NHUNG BO KHUYECH ĐẠI LOẠI A

IV- NHỮNG BỘ KHUYẾCH ĐẠI LOẠI B

+ V- BỘ KHUẾCH ĐẠI LOẠI AB:

VI- BỘ KHUẾCH ĐẠI LỌAI C:

VII- MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM TÃI

1/ Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại ở tần số phla cao dải âm tân:

2/ Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại ở tần số phía dải âm tân:

3/ Đáp ứng tần số của nhiểu tẳng khuếch đại ghép liên tiếp nhau:

4- Tác dụng của mạch nối tiếp âm với.dải tân làm việc của mạch khuếch đại:

SVTH: NGUYÊN THÄNH TUẦN

ĐỖ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

5/ Mạch khuếch đại công suất -„58 6/ Mạch tiền khuếch đại âm tần: 5

PHAN THIET KẾ: CÁC IC CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MẠCH 6

VỚI MẠCH TRỘN : LINH KIỆN CHÍNH LÀ IC OP-AMP 082

1 KHOLNGHION CUNG CAP

MACH TRON (MINT RY

CHINTEAM PHONG TANG SO

MACH HÀO VỆ LOA ,

MACTELOG lang

MACH KHUECH DALCONG SUA

TÀI LIỆU PH©M RHAO,

PHÙ LỤC

SVTH: NGUYỄN THÀNH TUÂN

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN BVAD: 1

Loi W6i Dau

Một điều tất yếu đánh giá sự phát triển của một quốc gia đó là dựa vào sự phát triển của nền công nghiệp đó có hiện đại hay không Bởi vì công nghiệp là

ngành mũi nhọn cho hầu hết các ngành còn lại Muốn đạt được điều đó đòi hồi

phải có sự trợ giúp của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện - điện tử, vì nó

là một ngành không thể thiếu trong suối quá trình phát triển của nền công nghiệp

hiện đại

Cùng với sự phát triển không ngừng và mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã

giúp đở đưa ngành điện tử có sự phát tuiển vượt bậc theo từng ngày Vì ngành

điện tử nó đã phục vụ rất lân cho nhú cầu xã hội và nhụ câu cá nhân trong xã hội,

Kỹ thuật điện tế: đồng vài trò chủ đạo trong các ngành + hang khong, thong tin

liên lúc, tự động điều khiến, đặc biệt là ứng dụng của ngành điện tử có mất hầu hết trong đời sống còn người, trong đồ việc ứng dụng phục vụ giái trí Jä một nhu

cầu Không thể thiếu đội vất mọi cá nhân, Việc ứng dụng khoa le kỹ thuật vào

trong mọi lính vực của đời sông đã góp phần làm cho đất nước phát triển, xã hội

giầu đẹp, lôi xông văn mính và hiện đại hơn Khoa học kỹ thuật phát triển mạnh

mề, cổ mặt hầu hết trong mọi lĩnh vực từ những thiết bị sinh hoạt z4 đình (úrli, Video, CD, Ampli ) thiet bi vé thong tin (dién thoại, máy tính, nhấn tin ) cho đến

cc ngành sản xuất và chế biến

“Trong đề tài này được ứng dụng từ những kiến thức thấy c6 trang bị những

kiến thức lấy từ sách vỡ và sự nổ lực của bản thân, cùng sự giúp đở nhiệt tình của

thầy Lư Công Văn đã giúp em hoàn thành đồ án này Tuy nhiên do thời gian va kiến thức có hạn, tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế nền đẻ tài không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự đóng góp ý đến của thây cô và các bạn để để tài được hoàn chỉnh hơn ‘

¬—— Trang!

SVTH: NGUYEN THANH TUAN

Khối cân Khối tạo Khối điều

Từ các _ | Khối trộn >| bang am hiệu ứng chỉnh âm

may sắc âm trầm lượng bang sé|

khôi khuêch | Khối bảo

E——đại công suất ——+|— và iea iq [

Amtan |

oa ACIN | Khải nguần |

Nguyễn lý hoại đồng từng khối

ý Nhỏi nguồn Cung cấp:

Điện ấp vào khối này là điện áp xoay chiều công nghiệp được hạ áp

xuống tởi mức thích hợp cho hoạt động của tòan bộ hệ thống mạch như:

= Lấy mức nguồn ‡40VDC cấp cho mạch khuếch đại công suất âm tần

~ Lấy mức nguồn 15V cung cấp cho mạch bảo vệ loa Đồng thời qua khối

ổn áp để cấp cho các mạch: mạch trộn, mạch lọc, mạch tạo hiệu ứng âm

trầm, mạch điều chỉnh âm lượng bằng số

2/ Khối trôn:

~ Khối có nhiệm vụ trộn hai tín hiệu từ Micrô và tín hiệu từ các máy (CD,

cassette, Video ) lại với nhau thành một tín hiệu lấy ra duy nhất Đồng

thời chỉnh đuợc mức độ tín hiệu vào

3/ Khối cân bằng âm sắc:

Có nhiệm vụ điểu chỉnh được những tín hiệu có tần số phù hợp với người

nghe và lọai bỏ những tần số khác không phù hợp

4/ Khối tạo hiệu ứng âm trằm:

Khối này có nhiệm vụ tạo hiệu ứng âm trầm (âm lượng có tần số thấp hay

cồn gọi là Loundness

¬———

SVTII: NGUYÊN THÀNH TUÂN

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CÔNG VĂN

3/ Khối điều chỉnh âm lượng hằng số:

Khối này có nhiệm vụ điễu chỉnh biên độ tín hiệu ngõ vào tầng khuếch đại v 2

:Â, 2 v ‘

công suất âm tần, phuơng pháp điều chỉnh bằng các nút ấn (téle đây sử dụng

bằng biến trở than để điều chỉnh nhiều bất lợi)

6/ Khối khuếch đại công suất âm tân:

Khối này có nhiệm vụ khuếch đại biên độ tín hiệu vào lớn để cung cấp cho loa có công suất lớn

7⁄Kh bac

lệ loa:

6® Nhiệm cụ của khôi

= Ngân không cho đồng điện DC tạo âm thánh kbó chịu khi tất hoặc mổ máy, đối với hầu hết vác tiệLbị khuếch đại âm tân có cáng suất lớn

Ho vệ an tan cho loa wong moi hu hóng của thiết bị khuếch đại am tân

————

SVTII: NGUYÊN THÀNH TUẦN

Nếu mạch cần môi điện ấp ac, nguồn điện áp có thể chỉ là một bộ biến áp

được nội với một dòng điện AC

Nếu một mạch cẩn điện de và cần công suất

thấp, pin/bình thì sẽ không kinh tế Những linh kiên này cân mạch nguồn,

Thực vây mạch nguồn mọt cách nào đó thường hay bị đát tên sai Chúng

không thực sứ cùng cấp nguồn điện, Dũng ra chúng lá những bộ "đổi điện”

“Thông thuwfng chúng chuyen điền thế AC thành điện thế J2

Có một số phương pháp để thực hiện công dụng này băng cách sử dụng dit

Nhi diệt được dụng cho những loại ứng dụng này, chúng thưởng được gợi là

những bộ chính lui, Nộ chính lưu có thể là diết đèn hay diết bán dẫn, Quá trình

nầy được gọi sự chúnh lưu

I: BQ CHINH LƯU NỬA SÓNG

Mạch nguồn một diết được gọi là bộ chỉnh lưu nửa sóng Điểm này được chỉ

rõ, dạng cơ băn nhất cùng với những ứn hiệu đầu ra và đầu vào Trong HI

Đầu nguồn điện thế AC đảo ngược cực hai lần mỗi chu kỳ Cho mỗi nữa chu

kỳ đâu A là dương so với đầu B (tiếp đất) Cho nửa kia của chu kỳ kia, đầu A lại

âm so với B Khi đầu A dương diốt thiên áp thuận, đòng điện có thể qua nó để ra

SVTII: NGUYÊN THÀNH TUAN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

———

Dầu vậy khi đầu A âm, diốt thiên áp ngược, do đó không có dòng điện nào qua Chỉ có nửa chu kỳ dương suất hiện ở đâu ra :

Dĩ nhiên đây không phải nguồn điện DC thực sự Một nửa thời gian không

có điện áp đầu ra Phần còn lại điện áp thì hoặc trong tiến trình dân lên từ số

không cho tới mức tối đa hoặc từ mức độ tối đa xuống số không Nó không bao giờ có một giá trị ổn định

Mội sự xích lại gần với điện DC thực sự có thể thực hiện được qua việc đặt

một tụ điện ngang qua diốt đầu ra, như được mình họa trong H.2

riya ry) “T =

TH 3: Mich chỉnh lưa nữa sóng với mội tụ điên loc

Khi điện thế đầu ra lên từ số O0 cho tới giá trị đỉnh, tu điền mang điện tích Khi điện thẻ giảm, tụ điện bắt đầu phóng điện qua mạch tải Nếu tụ điện đủ lớn,

HO se không phong điện hoàn tòan trước khi nửa chủ kỳ dương nổ bát đầu

Nói một cách khác tụ điện sẽ được nạp điện, phóng điện mót phân rồi lại

được nạp, phóng một phân và cứ tiếp tục như vậy Tín hiệu đầu ra cuối cùng sẽ

giống như trong H-2B

Điện dung càng lớn, tì lệ phóng điện càng chậm, do đó, góc phóng điện

càng nông ở dạng sóng đâu ra H-3 minh họa cho thấy một mạch chỉnh lưu nửa sóng thực tế được cải tiến

R¡ là một điện trở tăng thêm được dùng để bảo vệ diốt khỏi bất cứ sự gia

tăng đột ngột nàG trong dòng điện tiêu thụ qua mạch, Điện trở tăng thêm Bởi một

giá trị tiêu biểu tương đối thấp, do đó mức giảm điện thế qua nó thường thường

cũng nhỏ Nhưng một sự gia tăng trong dòng điện tiêu thụ qua điện trở sẽ tạo cho

điện thế giảm của nó cũng gia tăng, bởi vì theo định luật Ôm, điện thế bằng dòng điện nhân với điện trở (E = IR) Điều này làm cho điện thế được đưa vào diốt

xuống tới mức nó có thể tan biến di một cách dễ dàng ,

Đôi khi Rị cũng được bổ sung một cẩu chì để được báo vệ thêm, Một điện

nó cũng cần thiết để cho điều kiện làm việc được bình thường Bây giờ giả định báo vệ tránh được những sai sót trong mạc

không cổ dòng điện nào đi quá mạch, Bất cứ điền tích tổn đong nào trên tụ điện

đều sẽ được phông quá Ñš và đi vào mạch tái, Tu điền được phóng điện hoàn

toan,

Hay grt khí nguồn điện đâu tiên được đưa văo, tụ đicn sẽ kéo một lượng

dòng điện hân cho tải Khí chưng hàu như dược nạp điện hoan wan, Trong tig

chu hy mot, tu điện không có thời gian để được nạp điện hoàn tan, do đó chỉ cần

một số chủ kỹ dể xự sảnh hoạt bình thường có thể bắt đầu,

Đi nhiên việc hấp thụ thêm dòng điện này sẽ làm giá táng mức giấm

thể trong các cầu tử Khác, Một lần nữa điện Wd ting thêm được sử dụng để bảo vệ

điöt,

“Thông thường để bắo vệ có hiệu quả cao hơn, một bộ cảm nhiệt (điện trở

độ) được dùng cho Rị Khi dòng điện mới được bật lên, những cấu tử khác, kể cả bộ cảm nhiệt đều nguội Trong tình trạng lạnh bộ

nhiệt sở hữu một điện trở rất cao Điểu này có nghĩa là khi nguồn điện đầu

được đưa vào, có một sự giảm điện thế đáng kể qua bộ cảm nhiệt, chỉ để

phần điện thế nhỏ đi qua diốt

lI-

BỘ CHỈNH LƯU TOÀN SÓNG:

Trong bộ chỉnh lưu nửa sóng nửa mỗi chu kỳ đầu vào không được sử dụng

Dỉ nhiên điều nào có nghĩa là công suất bị lãng phí Hình —4 minh họa một mạch nguồn công suất hữu hiệu hơn , được gọi là bộ chỉnh lưu toàn sóng Chú ý lưu tòan sóng phải được sử dụng với một biến ấp nối giữa (center — tapped

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP SSS GVHD: LU CONG VAN ee

Neénohd (neu cudn day thức cấp của một biến áp nối giữa đuợc tiếp đất,

nữa dưới của cuốn đây thứ cấp sẽ màng ứn hiệu bằng với ứn hiệu nữa trên nhưng 180" lệch phá Điều này có nghĩa là khi Dị di ngang qua nửa chu kỳ dương, D;

đang ngân căn nữa chủ ìm Và khi Dị ngăn cán một nửa chu kỹ ám, I3; đang

chỉ đi ngàng quá một nữa chủ kỳ dương, Lúc nào cũng có một điết dẫn điện và

lần điện Điều này có nghĩa là đầu ra sẽ giống y như H-4C

mỤt điöt Khon,

Chủ ý ngòai việc không phí lãng nhiều công suất đầu vao, dau ra của bộ

chỉnh lưu toàn sóng dễ lọc hơn, bởi vì tụ điện lọc có ít thời giờ hơn để phóng điện trước khi chính nó được nạp điện trổ lại Xem H-5 để ý đường dây của cả hai đầu

ra dương và âm đều cân có bộ lọc riêng và chúng được tách biệt khỏi điểm tiếp

Hình-5: Mạch bộ chỉnh la tòan sóng với hai tụ điện lọc

Mạch bộ chỉnh lưu kiểu cầu (xem hình 5) phối hợp điểm lợi của cả hai bộ

chỉnh lưu nửa sóng và tòan sóng Giống như bộ chỉnh lưu tòan sóng, bộ chỉnh lưu

kiểu cầu dùng tòan bộ chu kỳ đầu vào và dễ lọc

SVTH: NGUYEN TI

ĐÔ ẤN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

biển ấp nội giữa, Trong khi đó chính lưu kiểu cấu cân bốn còn diết, dấu vậy đối

với những mạch bản đân nề vẫn kinh tệ hơn hấu hết các biến áp nối giữa Mạch,

su thiting, cũng chiếm vị tì nhá hơn và tạo ra nguồn nhiệt ít sơn Chỉnh lưu kiểu

cầu s dụng diệt đến là thiếu thực dụng,

Cũng vậy, miệng như chính lưu nửa sóng, đường dây đấu ra chỉnh lưu kiểu

cầu có thể ở thẻ điện đặt Ở bất cứ điểm nào trong chư kỳ, hai trong số các con dist tony cầu đần điện và hai thiến áp ngược Đối với mạch nữa s2ng dương để

iống như H-7 Hình -8 chỉ cho thấy mạch tương đương

Bộ chỉnh lưu kiểu cầu có thể bao gồm bốn con diốt riêng lẻ, hoác chúng có

thể được đóng trong một vỏ, như được minh họa trong H-9 Làm vậy cũng chỉ để

tiết kiệm chỗ Xét về điện một bộ kiểu câu là tương đương chính xác cho bốn diốt

riêng lẻ,

ee

NGUYÊN THÂNH TUÂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP a

GVHD: LU CONG VAN

WD: LW CONG VAN ll: KHOANG DIEU CHINH DIEN THE:

Một vấn đề cho tất cả các mạch nguồn được thảo luận cho tới giờ là điện áp đâu ra bị lệ thuộc một phần lớn vào dong điện được mạch tải tiêu thụ Nếu dùng điện mạch tải tiêu thụ gia tăng vì bất cứ lý do gì, điện thế giảm ngang qua những

cấu tử nằm bên trong mạch nguồn cũng gia tăng, kết quả là điện thế đầu ra thấp

Dĩ nhiên chuyện ngược lại sẽ xảy ra nếu dòng điện mạch tải tiêu thụ giảm - điện

áp đầu ra cũng giảm,

Giải pháp một phần được mình họa trong mạch bộ chỉnh lưu nửa sóng trong H-10 R2 được thay bằng một cuốn đây gọi lâ cuôn căm Cuộn này đối kháng lại tất cá những thay đổi trong điện thế đi ngàng qua nó, Nó cũng hoạt động như bộ

lọc tốt hơn số vải một điện trổ thường, nghía là íL gởn sóng hơn ở tín hiệu đâu r

HỨN nữa vì điện trổ TC của viên dạy rất tháp, sẽ có sự giátn điên thế phí lăng rất

nhỏ ngàng qua cuốn cầm

SỨ dụng môi dhiốt ¿cet ngàng qua đầu ra, như được mình hoa trong hình JI

là một phường pháp cố bản Khác của Khoảng điều chính điện áp,

Khoáng điều chính điện áp tối ưu có thể thực hiện được bằng rót mạch điều

chinh điện ấp đúc mình họa rong hình 12 Đây thực sự là một mạch có bản được

đơn giản hòa Có một sô những biến thiên có thể xảy ra

Hình —11: Mạch chỉnh lưa nữa sóng với khoảng điều chÏnh diét zener

SVTH: NGUYÊN THÀNH TUÂN

ĐỖ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

Q¡ được biết nhĩ tran2to thông qua, Q; và Qš gồm một bộ khuếch dai vi sai

được thiết lắp dể khăm phá tắt cá những sai sốt trong điện áp đầu ra, Hai điện trở

giffu đầu ra và điểm tiếp đất tạo thành một bộ chía điện thế (được cất nghĩa trong

phần tời của chu ng này),

Neu điện thẻ dầu ra gia tang rat it do có sự gia tăng dòng điện mạch tải tiều thụ, điện áp đây Q; tăng Chú ý điện áp đấy Q; cố định do diết zener Thong

thường hài điện áp đáy này bằng nhau Nhưng bay gid chúng ta có một hòan cảnh

trong đồ đáy Qy có mức điện áp cao hơn đáy Q¿ Đây là bộ khác nhau được bộ

khuếch đại vi sai khám phá ra

Dĩ nhiên sự gia tăng điện áp đáy Q¿ cũng tăng dòng điện bộ phát và bộ thu

Điều này có nghĩa là điện 4p giấm trong điện trở bộ phát chung cũng gia tăng

(E= IR) Vì bộ phát của Q› bây giờ đang có điện áp cao hơn, sự khác nhau giữa điện áp dáy và diện áp bộ phát cũng giảm Điều này cũng có tác dụng như giảm

điện áp đáy Q¿ Nghĩa là đầu ra của Q; cũng phải giảm Dòng điện qua Q¡ có nhiệm vụ phải bù cho sự khác nhau này, Trên thực tế điện áp giảm vì bất cứ lý do nào, phần ứng ngược lại sẽ xảy ra

Bộ khuếch đại vi sai nhạy cảm vô vùng và ngay cả những thay đổi thấp hơn 1/10 của 1% vẫn có thể được sửa sai do một số mạch nào đó

Rõ ràng bộ điều chỉnh điện áp có công dụng như một bộ lọc gợn sóng lọai cao, bởi vì gợn sóng là độ lên xuống của điện thế đầu ra và do đó được mạch chỉnh giống y như bất cứ sai sót nào cửa đầu ra

Vì thường xuyên có nhu cầu về mạch điều chỉnh điện áp, một phiên bản IC

có thể sử dụng được cho điện áp đầu ra phổ biến như 5V, 12V, hay 15V Bộ điều

chỉnh điện áp có thể làm việc với điểm tiếp đất hoặc dương hoặc âm Hai thứ này

SVTH: NGUYEN THANH TUAN

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: LU CONG VAN

không thé thay thé nhau nhưng có thể ding chung với nhau để cung ứng cực, như

được minh họa trong H-13 :

XUAT NHAP CHUNG

chưa chính lưu), đâu ra qiiền áp đã chỉnh lưu) và đấu chung (điểm tham chiếu

cho cá đầu rà và đầu vào), Linh Kiện cũng giống như một ưan⁄it2 quá khổ, Hình

14 mình họa hài loài vô điển hình,

Điện áp đầu vào có thể thay đổi trên một biên độ lớn mà không ảnh hưởng

tđi điện ấp dầu vá Hộ điều chỉnh SV, sẽ chấp nhận mức đâu vào lén tới 3⁄

BỘ điều chính bị giới hạn trong định mức dòng điện mã chúng có thể chịu được một cách an tàn có nhu cầu dòng điện lớn hơn, mấy bộ điều chỉnh có

thể được sử dụng, mắc song song với nhau

* Tóm tắt:

Nguồn công suất thường chuyển hóa điện áp AC thành điện áp DC Chúng

gồm ba thành phần Bộ chỉnh lưu chuyển điện AC thành xung điện IDC và hoặc

nửa sóng hoặc tòan sóng Bộ lọc làm trơn điên DC và bộ điều chỉnh điện áp duy

trì một điện áp cố định độc lập với dòng tải Bộ chia điện áp bao gồm một lọat những điện trổ giá trị đồng đều khác nhau Chúng có khả năng tạo những phân SỐ đặc biệt cho một điện áp đầu vào, nhưng những phân số này có thể thay đổi nếu

như điện trở dòng tải nhỏ Bộ nhân đôi điện áp sử dụng diốt và tụ điện để tạo ra

những tín hiệu hầu như gấp hai lần điện áp AC tối đa

— _-_ Trang 12 EPS

SVTH: NGUYỄN THÀNH TUÂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : GVHD: LU CONG VAN

Chuoug 2:

NHUNG NGUYEN LY VA AP DUNG CO BAN

Lúc đầu, các bộ khuếch đại thuật dn (BKPTT) được thiết kế nhằm mục

đích thực hiện các phép tộn cộng, bừ, tích phần v.v trong các máy tương tự Tuy nhiền, ngày này các lình kiện này cịn cĩ thêm nhiều ứng dụng khác: được dùng làm thành phần chú chốt trong các mạch khuếch đái ác (1) và de (2), mạch

đo bồ dào đồng, mạch tài am, mach cắm: biến v,V

I: CAC BAG TINH VA CAC MACH.CO BAN;

Hầu hết các bộ Khuêch đại thuật tốn cĩ đầu vào kiểu va được ký hiệu

như hình Lá, Hình 1.h chí cách cấp nguồn cho một bộ khuếch đại thuật rán, Cần

chú ý là linh kiện này dược cùng cấp bởi một cặp nguồn đố Điểm chung

của cấp nguồn này được xem như là đất (0v), như vậy tín hiệu ra của bộ khuếch

đại thuật tồn cĩ thể biến đổi cả về phía dương hay âm so với đất

Hình la: Ký hiệu của BKĐTT

Bộ khuếch đại thuật tốn cĩ hai đầu vào và được nối trực tiếp (1) (nối d,e)

từ đầu vào đến đầu ra Điển hình, nĩ cĩ độ lợi điện áp ở tần số thấp khổan 100.000, cĩ trở kháng vào khỏang 1M© ở mỗi đầu vào và cĩ trở kháng ra cỡ vài

trăm ohm

Một đầu vào được ký hiệu bằng dấu -, gọi là đầu vào đảo, cịn đầu vào kia

ký hiệu bằng dấu +, gọi là đầu vào khơng đảo Nếu đặt một điện áp dương vào

đầu vào đảo, cịn đầu kia nối đất thì tín hiệu ra cĩ điện áp âm Ngược lại, nếu đặt điện áp dương vào đầu vào khơng đảo, cịn đầu kia nối đất thì tín hiệu ra sẽ bằng

khơng do hai tín hiệu vào bù trừ lẫn nhau vì tác dụng vi sai của mạch khuếch đại

SVT: NGUYEN THANH TUAN

Vai Ans DO hii ign ap vong hd cla BKDTT (di€n hinh $99,000)

©): didn ap 6 diu vao không đảo

©;: điện áp ở đầu vào đảo

Hình 3a mồ tỉ một áp dụng rất đơn giản của BKĐTT, Miạch này được xem

nhự một bộ so sánh điện ấp; có một điện áp chuẩn cố định đát tạo đầu vào đảo và

một điện áp thay đối cần khảo sát đặt tại đầu vào không đảo

§UPPLY+VE

SAMPLE VOLTAGE (e2)

OWTPUT

OV

Hình 2a: Mạch so sánh điện áp đơn giản

Khi điện áp cần khảo sát lớn hơn điện ấp chuẩn vài tăm Microvolt, đầu ra

bị lái đến vùng bão hòa dương, và khi điện ấp cần khảo sát nhỏ hơn điện ấp chuẩn vài trăm mierovolt, đầu ra bị lái đến vùng bão hòa âm

Hình 2b cho thấy đặc tuyến truyền đạt của mạch trên (1) Chú ý rằng đặc

tuyến cho thấy BKĐTT khuếch đại Ao lần hiệu số giữa hai điện áp vào (còn gọi

là điện Ấp vào vi sai), còn điện áp cụ thể tại mỗi đầu vào lại không quan trọng

Như vậy nếu điện áp chuẩn là 1 volt, và điện 4p vi sai chi cần 200mV cũng đủ

đưa đầu ra từ mức bão hòa âm sang bão hòa dương; nghĩa là chỉ cần điện áp đang

SVTII: NGUYEN THANH TUAN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : GVHD: LU CONG VAN

khảo sát lệch đi 0,02% so với 1V Do đó mạch này đóng vai trò một mạch so sánh

điện áp chính xác ,

SUPPLY + VE

+VE SATURATION

DIFFERNTIAL (e1-02)INPUT

VE SATURATION

SUPPLY «VE Hinh 2b: Dae riven pruven dat cua mach so sdnh dién dp ví sát ở lunh 2a BAD TL con eo thế dùng làm mạch khuếch đại đảo DC mic thap, bang c4ch

nổi đảt đầu vào Không đảo và đưa tứn hiệu vào đầu vào đảo, như hình 3a (ey = -

Ag Gud KHÍ đồ người tạ nói BKĐTT dùng theo cầu hình “vòng hở” (tức là không

cổ hồi tiếp) và như vậy có độ lợi điện áp khoảng 100.000, ưở kháng váo khoảng

Hình 3a: Mạch khuếch đại DC đảo dấu vòng hở đơn giản

Mạch này có nhược điểm là các thông số của nó ty thuộc vào từng BKĐTT; có thể thay đối đáng kể theo từng IC (cho dù cùng mã hiệu)

ˆ Thông thường người ta sử dụng các BKĐTT theo cấu hình vòng kín, tfc là

có hôi tiếp âm để tạo ra mạch khuếch đại DC đảo dấu, độ lợi cố định Ở đây các

thông số của mạch được điều khiển bởi các điện trở hồi tiếp Rị và Rạ Đô lợi A

của mạch bị khống chế bởi tỉ số Rị, Ro và bằng Rạ /Rị Lúc này, độ lợi hầu như không phụ thuộc vào đặc tính của BKĐTT là do độ lợi vòng hở (A;) rất lớn so với

độ lợi vòng kín (A) Trở kháng vào của mạch bằng Rị và cũng không phụ thuộc

vào đặc tính của BKĐTT

SVTH: NGUYEN THÀNH TUẦN

Hình 3h, Mạch khuếch dại TC đáo đấm vong kin don gitin

Trong tường húp này cần chú ý rầng mạch dirk, va Ry quyết định độ lợi

của mạch nhưng không pấv ảnh hướng gì đến các tham số của ban than BKĐTT

và đỗ lựi vàng hú của HINTY PT vẫn cất lớn piữa đầu vào đáo vá đấu ra

Tướng tứ, tài đầu vào vẫn có ở kháng vào rất lớn vá dong chảy vào

BHYT từ đầu vào đảo xem như không đáng kể Vì vậy có thể xem như dòng tín hiệu quá Rị củng hồán toàn qua R¿ nghĩa la dong i), i: gan nhy bang nhau như

trên sơ đỏ đà phí

Vì điện ấp dầu ra lớn hon A lan điện áp vào nên dòng qua R; cũnz lớn hơn

A Lin so với đồng qua R, mà gây ra bởi điện áp vào Như vậy, có thể xem như Rạ

có một giá trị biểu kiến là R›/A khi nhìn từ đầu vào đảo của BKĐTT và điểm nối giữa Ry va Ry duye xem như một điểm đất giả

Mạch hình 3b là một mạch rất thông dụng Độ lợi và ưở kháng vào rõ ràng

được điều khiển qua việc lựa chọn Rị và Rạ mà không hể phụ thuộc vào sự thay

đổi đặc nh của BKĐTT

Một ví dụ tương tự được trình bày trên hình 4a, mô tả một mạch khuếch đại

DC không đảo Trong trường hợp này độ lợi áp bằng (R¡ + Rz)/R¡ và trở kháng

vao gin bling (A/A) Zion Trong 46 Zion la trd kháng vào vòng hở của BKĐTT Ưu

điểm lớn nhất của mạch này là có trở kháng vào rất lớn

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

_BKĐTT còn được sử dụng làm bộ điện áp theo chính xác: nghĩa là điện áp

ra hầu như lập lại điện áp vào Có thể xem mạch này như ạch khuếch đại DC

không đảo có độ lợi bang 1 :

SUPPLY +VE,

Ast 20= en

Zn = Ao Zino

INPUT]

Hinh dhs Mach dién dp thea DC dé tii din yj

Trông trường Hợi này điện áp tạ và vào của mạch xem như đồng nhất,

những mịtch có Hổ Khan vào tát lớn và gân bằng A2 4,

Cae mach can ban cưa BRETT Wong hinh 2a dén 4b wink bay shitng mach

khuech dài DC những cũng thường được sử dụng khác, Chúng có thể được dùng

dé two ra mach keh pha chinh xác, các bộ cộng, trừ, bộ lọc tích cực, bộ khuếch

đại chọn làc, bộ chính lưu bản sóng và tòan sóng; các bộ dao đóng và dao động

đà hài v.v

Il CÁC THỘNG SỐ CỦA BKĐTT:

Một BKĐTT lý tưởng sẽ có trở kháng vào vô cực (œ) và trở khang ra bang

0 Độ lợi băng thông cũng vô cùng lớn và có tốc độ bám theo khóng bị hạn chế

giữa tín hiệu vào tín hiệu ra

Thực ra, BKĐTT thực tế có độ lợi, băng thông hữu hạn v.v và có tốc độ

bám theo bị hạn chế giữa tín hiệu vào va tín hiệu ra Như vậy khi dùng BKĐTT

lọai nào, người ta phải tra cứu các thông số kỹ thuật của nó trong sổ tay Các

thông số quan trọng nhất được mô tả dưới đây

Đô lợi điện áp vòng hở : Ag

Đó là số đo độ lợi điện áp ra giữa đầu vào và ra của BKĐTT và có thể được

biểu diễn bằng đơn vị dB Chẳng hạn, trong một số BKĐTT hiện hành, có độ lợi

ĐỖ ÂN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

— Ƒ——==— ¬

ˆ Trở khang ra Zo:

Đó lă số đo của trở khâng ra của BKĐTT vă cũng được biểu diễn theo đơn

„vị điện ưở, Ở một số BKĐTT hiện hănh, giâ trị của trở khâng ra thường văo

- khoảng từ một đến hai trăm ohm

đu văo của BKĐTT Đại lượng năy được ký

hiệu bằng chữ lụ vă có giâ trị cỡ một phần micro ~ ampc,

Tầm điện âp củng cấp 3 V,

Thường câc HDPE hoạt động nhờ hai nguôn điện ấp cùng cấp vă câc

nguồn năy phẩt đ tong khoảng giới hạn lớn nhất vă nhỏ nhất Nếu điền âp cúng

cấp quâ cao để gđy bự hăng cho BNIYPP, Còn nếu điện âp củng cấp quâ thấp thì

BRITE 56 hoat dong hem, Không thực hiện đđy đủ vă chính xâc chức nắng của

- nổ, Thường nứt giới hạn của điện âp cũng cấp cho phĩp từ *3V+=]5V

Tim điện âp văo Vụ 0Max)

Điện âp đầu văo của BKĐTT không bao giờ được phĩp vượt quâ điện âp

cung cấp, Điều năy có thể lăm cho BKĐTT dễ bị hư hỏng Điện âp v«o tối đa Vị max thường nhỏ hơn một hay hai volt so với điện âp nguồn cung cấp

Nếu BKĐTT nhận tín hiệu văo quâ lớn thì đầu ra sẽ ở trạng thâi bảo hòa

(dương hoặc đm) Vọ (max) phụ thuộc văo nguồn cung cấp vă thường nhỏ hơn

một hay hai volt so với điện âp nguồn cung cấp

Điện âp lệch đầu văo vi sai Vụ:

“Trong trường hợp BKĐTT lý tưởng, nếu cả hai đầu văo đều nối đất thì đầu

ra phải ở mức 0 volt Thực tế do sự mất cđn bằng nhỏ giữa câc mạch văo không thể nẳ trânh được khi chế tạo sẽ có một điện âp lệch nhỏ xuất hiện giữa câc đầu

văo BKĐTT

Điển hình, điện âp lệch đầu văo vi sai có giâ trị chỉ khoảng văi milivalt,

Nhưng khi điện âp năy được khuếch đại do độ lợi của mạch sử dụng, thì nó có thể

| đưa đầu ra của BKĐTT rơi văo trạng thâi bảo hòa Bởi vậy hầu hết câc BKĐTT

| đều có câc chđn phụ nhờ đó người dùng có thể mắc ngoăi mạch để chỉnh điện âp

vào của BKĐTTIhì đầu ra của vi mạch sẽ ở mức 0

Đối với BKĐTT thực tế không thể triệt được tín hiệu đồng pha mà vẫn còn tổn tại ở đầu ra một ứn hiệu nhỏ Khả năng triệt tín hiệu đồng pha của BKĐTT

thường được biểu thị bằng số giữa độ lợi ứn hiệu vi sai với độ lợi tín hiệu đồng

pha,

Đôi với các BRD TT high han, ti sd uiGt tin hiGu, CMRR 66 gid tri 90dB

Tần sô cắt Ír:

Mãi HP điển hình có độ lui điện áp ở tân vố thấp váo khoảng 19068

Tuy nhiên, độ lợi này sẽ súy giảm rất nhành khỉ tán số tầng lén Đó lợi sẽ giảm

đến đưn vị ứng với môi tấn số xác định gọi là tấn vố cất, ký biệu f; Thông thường

dap ứng tản xô của RNDLT suy giảm ứng với 6d mỗi ocve hay 20d3 mỗi

decide

Hinh S cho thay đường cong đáp ứng điển hình của một BKØTT

em CLOSED LOOP RESPONSE

OPEN - LOOP RPONSE

Cần nhận thấy rằng khi BKĐTT ứng dụng trong mạch khếch đại vòng kín

thì băng thông của mạch tùy thuộc vào độ lợi vòng kín Nếu mạch khuếch đại:

này có độ lợi là 60dB thì băng thông của nó sẽ chi khéang 1KHz Nếu mạch

khuếch đại cho độ lợi 20dB thì băng thông sẽ mở rộng đến 100KHz Vì vậy tần

số cắt fr được dùng để biểu thị tích số băng thông độ lợi

SVTE N THÀNH TUÂN

có thể có Tốc độ quét thường có đơn vị là volt trên micrô giây: và dối với các

lọai BKĐTT thông dụng nó có giá trị trong khỏang IV/us + 10V/Hs Do bị giới

hạn bởi tốc độ quét nên dối với tín hiệu ra nhỏ, BKĐTT có băng thông lớn hơn so

với băng thông đối với ứn hiệu ra lớn Một ảnh hưởng khác của tốc độ quét là

BKĐTT có thể cho tín hiệu ra tam giác thay vì tín hiệu hình sin nếu nó phải làm

Việc vượt quá tốc độ quét tối đủ cho phép,

Ill NGUON CUNG CAP CHO BKĐTT;

Thuong oie WKDTT van dea bai nguon cap didn dé tinh kiến này hoạt

động, Một Hong hai nguồn này phải dương số với điểm của đầu có tín hiệu vào,

Nguồn còn Tài là nghiên âm Ô hàu hệt các mạch ứng dung, nb nguún cấp này được lây từ hat nguàn đốc lắp được nội với nhau tại một điểm chung như trên sở

đỏ hình 1h

Hình thường gia trị điện áp của hai nguồn cũng cấp cho BKU/TT phải cán

bing nha Hà là phải cùng biên độ nhưng khác cực tính nhưng cũng cần thấy rầng, Không phải bắt buộc lúc nào cũng dùng nguồn cấp cân bằng mà đói khi có thể dùng nguồn bất cần bằng trong trường hợp mà ta không cần thiết phải lấy ở

đầu ra của BRIYTT một tín hiệu có giá trị điện áp đỉnh — đỉnh đối xứng Hình 6a

trình bày một phương thức dùng nguồn cung cấp cho BKĐTT từ một bộ nguồn

Hình 6a: Phuong pháp dàng bộ phân áp để cấp nguồn cho một BKĐTT từ một

nguồn đơn trong những ứng dụng DC

Trong hình ta thấy bộ phân áp Rị ~ R¿ được mắc ngang qua bộ nguồn đơn

Điểm nối chung giữa Rị và Rạ được sử dụng như điểm đất Như vay, đầu điện trổ Rị ta có một điện áp dương làm nguôn cấp cho BKĐTT và tại đâu dưới =

trở R; ta có nguồn điện áp âm Trong các mạch ứng dụng DC gid trị của điện trí

A Leah ÁN TỐT NGHIỆ

6

này phấi lớn hơn nhiều so với dòng cực đại có thể có ở đầu ra của BKĐTT bởi vì

hai điện trở thực ra mắc nối tiếp với đầu ra của BKĐTT,

Trong trường hợp nếu BKĐTT làm việc với dòng ra cao thì phương án trên không thể chấp nhận được vì không thể cho dòng tĩnh qua R¿ và R; quá lớn (hiệu QWsuất nguồn cung p sẽ quá thấp) Một cách giải quyết vấn để này là thay thế

điện trở Rị và R› bằng bộ phân áp dùng diod Zener như hình 6b mô tả

Hình 6b, Phưá»ng phíp vả 3 phan dp Zeener dé edp ngudn cho mot BKDIT tit

mot nguon don trong nhitng ung dung DC,

Diod Z/ener tạo rà một điện trở động nhỏ nối tiếp với đầu ra của BKĐTT

Do do rong tường hợp này tạ chỉ cần dòng ứnh hơi lớn hơn so với dòng ra cực

dai cla BKDTT, Dong nay có thể thay đổi được bằng cách điểu chỉnh điện trở

Ri

Hai mạch dùng nguồn cấp đơn cho BKĐTT mà chúng ta đã xét ở trên

thường dùng để thiết kế các mạch khuếch đại công suất DC và như vậy sẽ cần có đồng tĩnh khá cao bởi vì dòng ở cả hai nguồn cung cấp và dòng tín hiệu déu 1a

DC và chạy qua các phần tử điện trở chung

Trong trường hợp mạch sử dụng ở chế độ AC thì có thể dùng các mạch cấp nguồn khiểu khác cho phép dòng nh nhỏ hơn nhiều

Trong hình ta thấy bộ phận áp Rị — Rạ cũng lại được nối qua bộ nguồn đơn,

Và điểm nối giữa Rị và R; dược xem như điểm tín hiệu chung

, Nhưng trong trường hợp này điện trở R; được mắc song song với tụ điện C¡

có điện dung lớn Do đó, giữa đường tín hiệu chung và Đường của nguồn âm sẽ

tổn tại một trở kháng AC rất bé (to ra do trở kháng thấp của tụ C¡), Lúc này giá

rị của dòng tĩnh lị và R› sẽ không ảnh hưởng đến khả năng cấp dòng AC ở đầu

ra của BNDTT Thât rà lúc này chỉ có yêu câu về l‡¡ và R; là dòng tĩnh qua

chứng tướng đôi lớn so với đồng phần cực đầu vào (l,) của BKIYFT và hầu hết

trong mọi trường hợp đồng tĩnh chí cần Khóang Văi nicto ampe

IV- $O LUGC VE CAU TRUC BEN TRONG CUA OP-AIAP;

Đến đây, chúng ta ean phai biết đôi chút về cấu trúc bến trung

AMEdE đề hiểu các thông xó phụ vúa OP-AMP ở phần sau

IC OP-

OP AME 1 một bộ Khuech đại gồm nhiều tầng, được ch hợp hóa trên một chíp, Các tẳng bên trang ghép nối trực tiếp DC, nghĩa là ghép nối khóng dùng tụ

liền lục, Cách ghép nồi như vậy, cho phép OP-AMP khuếch đại được các tín hiệu

một chiều ĐC, Hình 7 mô tả sơ đồ khối bên trong của OP-AMP

Hình 7: Sơ đồ khối bên trong của IC OP-AMP

Tang đầu tiên là một mạch khuếch đại vi sai (differential amplifier)

Tầng này sẽ khuếch đại nhiều lần tín hiệu vi sai (tức là V2 - V, 6 hình 1.2)

mà không quan tâm đến cụ thể từng điện thế đặt ở mỗi đầu vào Như vậy trong

trường hợp lý tưởng, nếu dưa đến cả hai đầu vào cùng một tín hiệu hoặc đặt ở hai đầu vào tín hiệu bằng nhau cả vé pha và biên độ (gọi là tín hiệu cách chung:

common mode signal) V2= V1 thì tín hiệu ra của tầng khuếch dai vi sai phai bing

0 Tuy nhiên thực tế do giới hạn của kỹ thuật tích hợp, n hiệu ra trong trường

hợp này vẫn có tuy khá nhỏ Hình 8 'Tầng khuếch đại vi sai cũng tạo ra trở kháng

vào rất lớn của OP-AMP

Sau tầng khuếch đại vi sai là m

tỉntermediate amplifier stages) Các tầng n :

đến 0 và khuếch đại cả áp lẫn dòng Khuếch đại apa 4

lớn như mong muốn Khuếch đại dòng để đủ dòng lái tầng ra

ột hay nhiều tầng khuếch đại trung gian

ày có nhiệm vụ đới mức điện áp nh

p để độ lợi Av của OP-AMP rất

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SUDA CONE Vin

đủ để ái tải, Thông thường người tạ dùng

follower) hoặc khuếch đại bế phụ (complementary) để thiết kế tâng này,

ấu hinh dién 4p theo emitter (emitter

Hình 9: Sơ đề một IC-OP-AMP đơn giản

Hình 9 mô tả sơ đồ một OP-AMP đơn giản Có một vài vấn để chúng ta cần lưu ý ở mạch đầu vào Các điện trở Rp của Q và Q; có nhiệm vụ làm tăng trổ

kháng vào của tầng vào (các dòng collector ở tầng vào thường có giá trị thấp sao

cho trở kháng của các diode emitter — base ở Q va Q; khá lên; do 46 mạch chỉ

cần các dòng vào nhỏ là đủ để hoạt động Tất nhiên, điều này sẽ làm giảm độ Je của tầng đầu tiên nhưng độ lợi Av cửa OP-AMP vẫn lớn nhờ các tầng khuếch đại

dùng để cấp dòng emiter cho Q¡, Q; Người ta sử

trung gian Nguồn dòn, gƯỜI or |

s neudaeone : làm giảm độ lợi của mạch đối tín hiệu

dụng nguồn dong 6 đây còn với muc dich lam g ch đối ín hi

cách chu ng, Bọ kở kháng bên trong của nguồn dong (tac) lớn, độ lợi của tầng

khuếch đại vi sai đối với tín hiệu cách chung (ký hiệu là Ao) rất thấp

TEC Yul Trang 23

SVTI: NGUYÊN THÀNH TUAN

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVIID: LƯ CÔNG VĂN

———==—————Ễễ _—_

Để làm giảm giá trị dòng vào cân phẩi cung cấp cho mạch khuếch đại vi sai

cũng như để tăng trở kháng vào, các transistor Q¡ và Q; có thể được thay thế

bằng các cặp Darlington hay transistor trường Việc dùng FET (IFET hoặc

MOSFET) ở vị trí Q¡ và Q; sẽ khiến OP-AMP có trở kháng vào rất lớn Điện áp

lệch đầu vào (V,,) và sự thay đổi của Vạ theo nhiệt độ sẽ lớn hơn khi dùng

transistoe trường thay cho BJT Tuy nhiên điều này có thể giảm thiểu bằng cách

dùng các đường hồi tiếp bên trong OP-AMP, Việc dùng cặp Darlington ở vị trí Q¡

và Q cũng có hiệu ứng tưởng tự

Nếu độ lợi điện áp của tầng đầu tiên là 10, của tầng thứ hai là 10 tầng thứ

bạ là 200 thì độ lợi toàn bộ của IC OP AMO Ia:

Áv# TÔ š T00 x 200 < 200.000

Ay như vậy là khả lên và thường gấp ở các OI*AMI đã dụng

Phú lúc HỆ sẽ piải thịích rất có cầu ude bên tong của Fairchud pA 741, mot loại OPAMP da dung

ĐỖ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

BO Loc

BO

Hình 1 chỉ cho ta thấy sơ đổ đáp ứng tấn cơ bản của một bộ lọc thông thấp

tiêu biểu, Để ý tần số có khả nàng đi qua tới đầu ra, nhưng tần số cao càng bị

chặn lại, Độc cắt cầng cao bộ lọc càng tốt, Điểm được đánh dấu “X * là tần số cắt của bộ lọc

Hộ lọc thông thấp đơn giên nhật được mink hoa trong $12 66 nay chi bao

gồm một điện tổ và môi tụ điện Tân số cất được quyết định do cúng thức:

SVTH: NGUYÊN THÀNH TUÂN

Choy grin git cna den duny vashay dign Ud sé gia tầng tán số cất Nếu

bạn phải thiết kế một bộ lọc với tín số cất riêng biệt, công thức có thể được viết

vất là 100112, Đầu tiễn chúng ta tìm một giá trị thích hợp nào đó cho C Chúng ta

Sẽ dùng một tụ 0,LytP, Bây giờ chúng ta có thể tính điện trở cân thiết là:

159.000 159.000 =4.818Q

—.——#

1.000x0,033 33

Một điện trở tiêu chuẩn 4.700 có thể được sử dụng

khi một cấu tử có giá trị tăng, cấu tử kia

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN GVND: L

Nhưng những giá trị điện trở chuẩn được sử dụng nhiều hơn so với giá trị tụ

điện chuẩn, do đó thường tiện hơn khi chọn lựa một tụ điện để giải quyết cho

điện trở

Bộ lọc đơn giản được minh họa trong H-2 có hai cái bất tiện, Dốc cắt hoàn

toàn thoai thổi - khá nhiều tín hiệu đầu ra có thể bao gồm những tân số cao hơn

tần số cắt và vì chỉ có những cấu tử thụ đông được sử dụng, toàn bộ tín hiệu sẽ bị

suy giảm một cách nào đó Ngay cả tần số dự định cũng bị giầm thiểu một phan

điều này được gọi là tổn hảo do xen,

Cả hai vấn để đều có thể được để ý đến nếu sử dụng một bộ lọc cấu tứ tích cực thay vì một cẩu tử tiêu cức, Một bộ lọc tích cực bao gồm một tầng khuếch đại

để bù cho tất cá sự tổn hào nào đo xen, Sự bát lợi của bố loc tích cực bao gồm

một tầng khuếch dai dé ba cho tt od sv ton hao nao do xen: Sứ bất lợi của bộ lọc tích cức là tất cá đến phải giá tầng, giá cd st phite lap cda mach va nhu cau

nguồn điện áp

Hình Ð nành họa cho thầy bộ thông thấp được xây dựng gắn một bộ khuếch

đại xử lý, Mách này củng dược biết dưới tên mạch tích hợp Cóng thức để quyết định đồ khucch đại cho một bộ khuếch đại xử lý là:

(4)

Những trong mạch cấu tử hồi tiếp là một tụ diện mà trở kháng của nó giảm

Khi tần số gia tăng, chiếu theo công thức:

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: LU CONG VAN

1

= G=2x314xF x 0,0000000022

4700

| 7234316 9.0000004xF E

Hy khoảng 1,5, Tầng tần số lên 5,000H2 đưa chúng tá Ìáj vung độ khuếch

đại âm = nghta là nuác đầu ca thấp hơn mức đầu vào, Độ khuếch đại băng

Trong khi là một bước rõ ràng lên trên bộ lọc đơn giản thụ động đã được mô

tả trước đây Dốc cắt mạch này vẫn chưa đặc biệt cao

Hinh-4 minh hoa một bộ lọc tích cực cắi tiến với một dốc cắt cao hơn nhiều

Tân số cắt cho mạch này được quyết định do công thức sau:

đại cho tẫn số dưới tần số cắt ~ nghĩa là trong

Dĩ nhiên, đây là độ khuếch

M n vị cả ba điện trở đều phải bằng nhau

thông dải Để có độ khuếch đại đơi

SVTII: NGUYÊN THÀNH TUÂN

Hình ~4: Mạch bộ lọc thông thấp tích cực được cải tiến

Giả định, chúng tà có một mạch với ba điện trở 1.0000, C¡ = 0,5HE và

Độ Khuech đại thông dải dĩ nhiên sẽ là 1 hay đơn vi

|: BO LOC THONG CAO:

Bộ lọc thòng vao là hình ảnh âm bản của một bộ lọc thông thấp Hình -5 chi

cho thấy sơ đô đáp ứng tần cho một bộ lọc thông cao tiêu biểu Đối với một bộ lọc thông cao thụ động đơn giản, các cấu tử chỉ đơn thuần thay đổi vịt như được

minh họa trong H-6 Phương trình giống y như bộ lọc thông thấp cơ bản

ĐÔ ẤN TỐT NGHIỆP

Hình-6: Mạch bộ thông thông cao tiêu cực

Tương tự, như vậy một bộ lọc thông cao khuếch đại xử lý đơn giản (bộ vỉ phân) giông y như phiên bắn của một của bộ thông thấp, ngoai trừ điện trở và tụ

điện tráo đổi vị trí Nem H-7

Hình —9: Mạch bộ lọc thông cao/thấp tích cực, tạo thành một bộ lọc thông dai

Trg 30

SVTH: NGUYÊN THÀNH TUÂN

ĐÔ ÁN TỐT NGHIỆ GVHD: LU CONG VAN

Ill- BO LOC THONG DAI

Nếu một bộ lọc thông thấp và một bộ lọc thông cao được mắc nối tiếp nhau, như mỉnh họa trong hình 9, kết quả sẽ là một bộ lọc mới và duy nhất về thể loại cửa nó ‘

Loc thông thấp cẩn trở tân số cao và thông cao cẩn trở tân số thấp Chỉ

những tần số đi qua được cả hai bộ lục mới xuất hiện ở tín hiệu đầu ra,

Đĩ nhiên tần số cắt của bộ lọc thông thấp phải thấp hơn tân số cắt của bộ lọc

thông cao, Nếu hai tần số chùng lập sẽ không có tín hiệu nào ở đầu ra,

Hình TÔ chỉ cho thay sở đồ tiêu biểu của đáp ứng tân cho loại bộ lọc nay Vi

chỉ có một dải tấn số nếng biết thông qua, nó được gói lá bố lọc thong dai, Thay

vì phải sử dụng hài bộ lóc thông cao/tHiáp tiếng, một hồ lọc thong dai dude sử

dụng, Hình LÍ nành họa cho thay mach bộ lọc thông dái thụ để

Độ rộng dải được tìm thấy qua việc bổ

trở/tụ điện như một bộ lọc thông thấp

¬

Độ rộng dải và tần số cộng hưởng của bộ thông dai có liên hệ mật

thiết với

6 16 : ệ ,

nhau do một hằng số phẩm định (quality factor), hay đơn thuần QQ là dấu a

độ nhọn của độ rộng dải Sơ đồ H-10 là của một bộ lọc Q tương đối thấp H ~

SVTH: NGUYEN THANH TUAN

qua cuộn day và xét đến tổ hợp điện