KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 2 doc

1 hò a U v à U r a m a x ra m a x Chương 2: Chế độ khóa của khuếch đại thu ật toán Khi làm việc ở chế độ xung, mạch vi điện tử tuyến tính hoạt động như một khóa điện tử đóng, mở nhanh, điểm làm việc luôn nằm trong vùng bão hòa của đặc t uy ế n truyền đạt U ra = f(U vào ) (h.2.104). Khi đó điện áp ra ch ỉ nằm ở một trong hai mức bão + ramax - ra ma x ứng với các biên độ U v đủ lớn. Để minh họa nguyên lí ho ạ t động của một IC khóa ta xét một ví dụ điển hình là mạch so sánh (comparator). a - Mạch so sánh (h.3.8) thực hiện quá trình so sánh biên độ của điện áp đưa vào (U vào ) với một điện áp chuẩn (U ngưỡng ) có cực tính có thể là dương hay âm. Thông thường giá tr ị U ngưỡng được đ ị nh trước cố đinh và mang ý nghĩa là một thông tin chuẩn (tương tự như quả cân trong phép cân trọng lượng kiểu so sánh), còn giá t r ị U vào là một lượng biến đổi theo thời gian cần được giám sát theo dõi, đánh giá, mang thông tin của quá trình động (thường biến đổi chậm theo thời gian) cần được đ i ề u khiển trong một dải hay ở một trạng thái mong muốn. Khi hai mức điện áp này b ằ ng nhau (U vào = U ngưỡng ) tới đầu ra bộ so sánh sẽ có sự thay đổi cực tính của điện áp t ừ U + - ramax tới U ramax hoặc ngược lại. Trong trường hợp riêng, nếu chọn U ngưỡng = 0 thì thực chất mạch so sánh đánh dấu lúc đổi cực tính của U Vào . Trong mạch hình 3.8a U vào và U ngưỡng được đưa tới hai đầu vào đảo và không đảo tương ứng của IC. Hiệu của chúng U o = U v - U ngưỡng là điện áp giữa hai đầu vào của IC sẽ xác đ ị nh hàm truyền của nó: Khi U v < U ngưỡng thì U o < 0 do đó U ra = U + Khi U v ≥ U ngưỡng thì U o > 0 và U ra = U - (3-3) Như vậy, điện áp ra đổi cực tính khi U vào chuyển qua giá tr ị ngưỡng U ngưỡng . N ế u U vào và U ngưỡng trong hình 3.8a đổi v ị trí cho nhau hay cùng đổi cực tính (khí v ị trí gi ữ nguyên) thì đặc tính hình 3.8b đảo ngược lại (nghĩa là h.38c và d). 2 ra m a x ra m a x Khi U v < U ngưỡng thì U ra = - U - Khi U v ≥ U ngưỡng thì U ra = + U + 3 b - Trong những trường hợp biên độ của U vào và U ngưỡng lớn hơn giá tr ị điện áp đ ầ u vào tối đa cho phép của IC, cần mắc chúng qua bộ phân áp điện trở trước khi đ ư a tới các đầu vào của IC. Giống như khóa tranzito, khi làm việc với các tín hiệu xung biến đổi nhanh cần lưu ý tới tính chất quán tính (trễ) của IC thuật toán. Với các IC thuật toán tiêu chuẩn hiện nay, thời gian tăng của điện áp ra khoảng V/µs, do đó vi ệ c dùng chúng trong các mạch comparator có nhiều hạn chế khi đòi hỏi độ chính xác cao. Trong điều kiện tốt hơn, việc sử dụng các IC chuyên dụng được chế tạo sẵn s ẽ có tốc độ chuyển biến nhanh hơn nhiều cấp (cỡ V/ns. ví dụ loại µA710, A110, LM310-339 hay NE521 ). Hoặc dùng các biện pháp kĩ thuật mạch để giảm kho ả ng cách giữa 2 mức U ± ramax Hình 3.8 : a), c) - Bộ so sánh dùng IC thuật toán với hai kiểu mắc khác nhau và b), d) - Hàm truyền đạt tương úng của chúng c - Có thể mở rộng chức năng của mạch so sánh nhờ mạch hình 3.9a với đặc tính truyền đạt cho trên hình 3.9b, gọi là bộ so 4 sánh t ổ ng . Từ đặc tính hình 3.9b thấy rõ bộ so sánh tổng sẽ chuyển trạng thái ở đầu ra lúc tổng đại số của hai điện áp vào (đưa tới cùng một đầu vào) đạt tới 1 giá tr ị ng ưỡ ng (đưa tới đầu vào kia). Nếu chọn U ngưỡng = 0 (h.3.9a) thì mạch sẽ lật lúc có điều ki ệ n U 1 + U 2 = 0 (h.3.9b). Các nhận xét khác, đối với mạch hình 3.8a ở đây đều đúng cho bộ so sánh tổng khi đảo lại: đặt U 1 và U 2 tới đầu vào N và U nguỡng tới đầu vào P. 5 Hình 3.9: Bộ so sánh tổng (a) và đặc tuyến truyền đạt của nó (b) . LM31 0-3 39 hay NE 521 ). Hoặc dùng các biện pháp kĩ thuật mạch để giảm kho ả ng cách giữa 2 mức U ± ramax Hình 3.8 : a), c) - Bộ so sánh dùng IC thuật toán với hai kiểu mắc khác nhau và b), d) -. hình 3.8b đảo ngược lại (nghĩa là h.38c và d). 2 ra m a x ra m a x Khi U v < U ngưỡng thì U ra = - U - Khi U v ≥ U ngưỡng thì U ra = + U + 3 b - Trong những trường hợp biên độ của U vào và. 1 hò a U v à U r a m a x ra m a x Chương 2: Chế độ khóa của khuếch đại thu ật toán Khi làm việc ở chế độ xung, mạch vi điện tử tuyến tính hoạt động như một khóa điện