0 Chương 22: BỘ TÍCH PHÂN Sơ đồ bộ tích phân được mô tả trên hình 2.112. Với phương pháp tính như trên, từ điều kiện cân bằng dòng ở nút A, i R = i C ta có –C dU r = U v d t R Hình 2.112: Bộ tích phân 1 t U r = CR ∫ U v dt + U ro (2-245) τ Ở đây: U ro là điện áp trên tụ C khi t = 0 (là hằng số tích phân xác đ ị nh từ điều ki ệ n ban đ ầ u) . Thường khi t = 0, U v = 0 và U r = 0. Nên ta có 1 t Ở đây: τ = RC U r = ∫ U v dt 0 gọi là hằng số tích phân của m ạ ch . (2-246) Khi tín hiệu vào từng nấc, tốc độ thay đổi của điện áp ra sẽ b ằ ng : ∆ U r ∆ t = − U v RC nghĩa là ở đầu ra bộ tích phân sẽ có điện áp tăng (hay giảm) tuyến tính theo t h ờ i gian. Đối với tín hiệu hình sin, bộ tích phân sẽ là bộ lọc tầng thấp, quay pha tín hiệu hình sin đi 90 o và hệ số khuếch đại của nó t ỉ lệ ngh ị ch với tần số . 2.4.7. Bộ vi phân Hình 2.113: Bộ vi phân Bộ vi phân cho trên hình 2.113. Bằng các tính toán tương tự các phần trên có đ i ệ n áp ra của nó t ỉ lệ với tốc độ thay đổi của điện áp vào: dU v U r = – RC d t (2-247) Ở đây τ = RC gọi là hằng số vi phân của m ạ ch . Khi tín hiệu vào là hình sin, bộ vi phân làm việc như một bộ lọc tần cao, hệ s ố khuếch đại của nó t ỉ lệ thuận với tần số tín hiệu vào và làm quay pha U vào 1 góc 90 o . Thường bộ vi phân làm việc kém ổn đ ị nh ở tần cao vì khi đ ó z c = 1 → 0 ω c làm hệ số hồi tiếp âm giảm nên khi sử dụng cần lưu ý đặc điểm này và bổ sung 1 điện trở làm nhụt R 1 . 2.4.8. Các bộ biến đổi hàm s ố Trong thực tế thường cần tạo ra một điện áp U 2 là hàm số nào đó của điện áp U 1 , tức là U 2 = F(U 1 ). Ở đây F là một quan hệ hàm như hàm logarit, hàm mũ, hàm l ượ ng giác, sin, cos, … của U 1 . Dưới đây hãy xét một ví dụ với F có dạng hàm logarit, tức là cần nhận được một s ự phụ thuộc có d ạ ng U 2 = α 1 ln ( α 2 U 1 ) Hình 2.114 Mạch Logarit dùng đ iô t Hình 2.114 Mạch Logarit dùng tranzito nối kiểu đ iô t muốn vậy, có thể dùng biểu thức dòng của điôt đã có ở phần 2.1: I D = I s ( e U ak /mU T − 1 ) (Trong đó : I s : dòng ngược tĩnh U T : điện thế nhiệt KT/e o M : hệ số điều ch ỉ nh (1 < m < 2) U ak : điện áp trên đ iô t ) . Trong miền làm việc (thoả mãn điều kiện I D >> I s ) có thể coi: I D n= I s . e U ak /mU T Từ đó ta có U ak = mU T ln(I D /I s ) (2-248) chính là hàm logarit cần tì m . Để thực hiện quan hệ này, có thể sử dụng mạch như hình 2.114. Nếu coi vi m ạ ch khuếch đại thuật toán là lý tưởng ta có thể tính được như sau : U 1 I D = R U r = – U ak . Rút ra : U r = –mU T ln(U 1 /I s R) = –mU T ln10lg(U 1 /I s R) ở nhiệt độ phòng sẽ có : U r = –(1 ÷2)60lg(U 1 /I s R) [ mV ] Dải điện áp làm việc có thể của mạch b ị hạn chế bởi hai tính chất đặc biệt của đ iô t. Do có điện trở kí sinh nên với dòng lớn, trên nó có sụt áp và dẫn đến méo đặc tính logarit. Ngoài ra hệ số m còn phụ thuộc vào dòng điện. Vì vậy, độ chính xác cần t hi ế t ch ỉ có thể nhận được ở mạch này khi thay đổi điện áp vào trong phạm vi 2 đ ecac . Có thể loại trừ ảnh hưởng của hệ số m và mở rộng dải ra phạm vi 6 ÷ 8 đecac b ằ ng cách thay điot D bằng một tranzito T (h.2.115). Đối với dòng cực coletơ tranzito (U CB = 0) nghiệm đúng với hệ thức : I c = αI E = αI ES ( e U BE /mU T − 1 ) Ở đây sự phụ thuộc của các hàm số α và m vào dòng được bù nhau, vì vậy có t h ể viết : I c = γ I ES ( e U BE /U T − 1 ) Lúc này γ phụ thuộc chủ yếu vào dòng và tr ị số của nó gần bằng 1. Khi U BE >0 có thể vi ế t I c ≈ I ES e U B E /U T (2-250) hay U r = –U BE = –U T ln(U 1 /I ES .R) Chất lượng sơ đồ logarit sẽ được nâng cao, đặc biệt với độ ổn nhiệt khi dùng hai sơ đồ 2.115 mắc kiểu sơ đồ khuếch đại vi sai, đó là cấu trúc cơ bản các IC lấy logarit. . lưu ý đặc điểm này và bổ sung 1 điện trở làm nhụt R 1 . 2.4.8. Các bộ biến đổi hàm s ố Trong thực tế thường cần tạo ra một điện áp U 2 là hàm số nào đó của điện áp U 1 , tức là U 2 = F(U 1 ) phân của m ạ ch . (2-246) Khi tín hiệu vào từng nấc, tốc độ thay đổi của điện áp ra sẽ b ằ ng : ∆ U r ∆ t = − U v RC nghĩa là ở đầu ra bộ tích phân sẽ có điện áp tăng (hay giảm) tuyến tính theo t h ờ i gian. Đối. 0 Chương 22: BỘ TÍCH PHÂN Sơ đồ bộ tích phân được mô tả trên hình 2.112. Với phương pháp tính như trên,