xây dựng bài thực tập mạch tương tự

Xây dựng bài thực tập mạch tương tự I. Giới thiệu về IC thuật toán. 1. Khái quát về op_amp. Vào năm 1965, mạch tích hợp lưỡng cực đầu tiên, IC 709A µ − được hãng Fairchild Semiconductor giới thiệu và là một trong những IC đầu tiên được sử dụng hoạt động theo hướng thuật toán. Sau đó, IC 741−Α µ , cũng của hãng này, được giới thiệu sau thập niên 60. Từ đó, mạch khuếch đại thuật toán sử dụng lưỡng cực và kỹ thuật MOS trong thiết kế. Hầu hết những IC op-amp rất rẻ (không tới 1đô la) nên được sử dụng một cách rộng rãi. Dựa vào ký hiệu IC thuật toán, có hai ngõ vào và một ngõ ra, hình 1.1(a) mô tả ký hiệu của mạch khuếch đại thuật toán tín hiệu nhỏ. Khi tất cả transistor hoạt động, cần cấp nguồn DC cho IC thuật toán để transistor phân cực trong vùng tác động thuận (active region). Hầu hết IC thuật toán được cấp cả nguồn âm và nguồn dương như hình 1.1(b). Hình 1.1: (a ) Ký hiệu mạch khuếch đại thuật toán tín hiệu nhỏ (b) IC thuật toán với điện thế nguồn cấp dương V + và điện thế nguồn cấp âm V − Thường một mạch thuật toán được tạo thành từ 20 đến 30 transistor. IC thuật toán điển hình có những thông số gần như lý tưởng. Do đó ta có thể xem IC thuật toán như một linh kiện điện tử “đơn giản”, có nghóa là ta có thể dùng IC thuật toán để thiết kế mạch dễ dàng. Trong chương này, ta phát triển việc thiết lập những thông số thuật toán lý tưởng và sau đó xem xét phương pháp phân tích và thiết kế mạch thuật toán đa dạng. Công việc này giúp ta hiểu quá trình thiết kế mạch điện. Trong chương này, ta giả sử IC thuật toán là lý tưởng. Mạch khuếch đại IC thuật toán không lý tưởng sẽ được khảo sát ở các chương sau, lúc đó phải kể đến dòng vào in i trong kết quả ra. 1. Những thông số lý tưởng. Hình 1.2: (a) Ký hiệu mạch op-amp tương đương lý tưởng (b) Đặc tuyến truyền DC IC thuật toán nhận biết sự khác biệt giữa hai tín hiệu ngõ vào, và khuếch đại sự khác biệt này để cho ra một tín hiệu ngõ ra. Xem mạch tương đương lý tưởng ở hình 1.2(a). GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 1 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Điều kiện lý tưởng, tổng trở vào vô hạn, có nghóa là dòng vào bằng không. Ngõ ra của op-amp lý tưởng hoạt động giống như ngõ ra của một nguồn điện thế lý tưởng, nghóa là tổng trở ngõ ra ở chế độ tín hiệu nhỏ là bằng không. Vì IC thuật toán là kết hợp của nhiều transistor được phân cực trong vùng tác động thuận và do điện thế nguồn DC V + , V − nên điện thế ngõ ra bò giới hạn. Khi O v tiến tới gần V + , điện thế ngõ ra bão hòa hay bò giới hạn đến một giá trò gần bằng V + , vì nó không thể vượt quá điện thế V + . Tương tự khi O v → V − , nó bò giới hạn tới một giá trò gần bằng V − . Nói chung, điện thế ngõ ra bò giới hạn trong khoảng − + + ∆ < < − ∆ O V V v V V với V ∆ trong khoảng 1V tới 2V. Hình 1.2(b) mô tả đặc tuyến truyền điện thế của IC thuật toán, cho thấy ảnh hưởng của điện thế bão hòa này. IC thuật toán lý tưởng được xét ở đây liên quan hai thông số quan trọng là độ lợi vi sai và băng thông hay còn gọi là đáp ứng tần số. Độ lợi vi sai d A 0 rất lớn, thậm chí đạt tới vô cùng ở trường hợp lý tưởng. II. Những ứng dụng của op_amp trong thiết kế mạch. 1. Mạch khuếch đại 3.1. Mạch khuếch đại đảo dấu. Một trong những mạch sử dụng IC thuật toán rộng rãi nhất là mạch khuếch đại đảo dấu (inverting amplifier). Hình 2.1 mô tả mạch vòng lặp kín. IC thuật toán được phân cực với điện thế một chiều DC, mặc dù những nối này ít khi được chỉ ra trực tiếp. Hình 2.1 Mạch op-amp đảo dấu Xem mạch tương đương lý tưởng ở hình 2.1. Hệ số khuếch đại điện thế vòng lặp kín hay còn gọi là độ lợi điện thế vòng lặp kín (closed-loop voltage gain) được đònh nghóa là: O v I v A v = (2.1) Giả sử hệ số khuếch đại của mạch hở od A là rất lớn, khi đó hai ngõ vào 1 v và 2 v phải gần bằng nhau. Vì 2 v là điện thế nối đất, nên điện thế 1 v cũng gần bằng không. Tuy nhiên, chúng ta phải chỉ ra rằng 1 v chỉ là điện thế mass ảo (virtual ground). Điều đó có nghóa là tại đó điện thế bằng 0V nhưng không cấp dòng qua mass ảo (). GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 2 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.2 Mạch tương đương op-amp đảo dấu Từ hình 2.2ta có thể viết : 1 1 1 I I í v v v i R R − = = (2.2) Khi dòng vào mạch khuếch đại thuật toán được giả sử bằng không, dòng 1 i qua điện trở 2 R tới ngõ ra. Điều này có nghóa 1 i = 2 i . Điện thế ngõ ra cho bởi phương trình: 1 2 2 2 1 0 I O v v v i R R R   = − = −     (2.3) Vì thế độ lợi điện thế vòng lặp kín là: 2 1 O v I v R A v R = = − (2.4) Vì độ lợi điện thế vòng lặp kín của IC thuật toán lý tưởng là hàm tỉ số của hai điện trở. Dấu trừ hàm ý cho sự đảo pha. Nếu điện thế ngõ vào I v dương, khi đó, vì 1 v là điện thế nối mass, điện thế ngõ ra O v phải âm hoặc nhỏ hơn 0. Nếu ngõ ra là mạch hở thì dòng 2 i chạy ngược trở lại op-amp. Tuy nhiên tổng trở ngõ ra cho trường hợp lý tưởng là bằng không, điện thế ngõ ra không phải là hàm theo dòng chạy trở lại vào op-amp và cũng không phụ thuộc vào tải. Ta có thể xác đònh điện trở ngõ vào bởi điện thế nguồn I v từ phương trình (2.2) 1 1I i v R= Điện trở vào (input resistance) được xác đònh bởi : 1 I I I v R R i = = (2.5) 3.2. Mạch khuếch đại không đảo dấu Hình 2.3 mô tả mạch khuếch đại không đảo dấu cơ bản (noninverting amplifier). Tín hiệu ngõ vào I v được nối trực tiếp với ngõ vào dương. Trong khi điện trở 1 R nối giữa ngõ vào âm và mass. Trước tiên, cho 2 v nối đất, thì 1 v cũng là điểm nối đất, và ta gọi (1) là điểm mass ảo. GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 3 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.3: Mạch khuếch đại thuật toán không đảo dấu Sự nối kết hồi tiếp âm buộc điện thế 1 v và 2 v phải bằng nhau. Điều kiện này được gọi là ảo trong thời gian ngắn. Điều kiện này tồn tại khi sự thay đổi trong 2 v làm cho điện thế O v thay đổi, theo cách đó 1 v phải đuổi kòp 2 v . Ảo trong khoảng thời gian ngắn có nghóa là độ lệch điện thế giữa 1 v và 2 v bằng không đối với mọi trường hợp trong thực tế. Tuy nhiên, không giống như mạch ảo trong khoảng thời gian ngắn trên thực tế, không có dòng đi từ ngõ vào dương đến ngõ vào âm hay ngược lại. Ta sử dụng khái niệm ảo ngắn, có nghóa là 1 2 v v= là đặc điểm của mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng và sử dụng đặc tính này trong phân tích mạch của ta. Việc phân tích mạch khuếch đại không đảo dấu cũng tương tự như mạch đảo dấu. Ta giả sử không có dòng vào mạch khuếch đại thuật toán. Khi 1 2 v v= thì 1 I v v= và dòng 1 i cho bởi: 1 1 1 1 − = − = I v v i R R (2.6) và 2 i cho bởi: 1 2 2 2 − − = = O I O v v v v i R R (2.7) Vì 1 i = 2 i nên ta có : 1 2 I O I v v v R R − − = (2.8) Từ phương trình trên, ta tìm ra hệ số khuếch đại điện thế vòng lặp kín là: 2 1 1 O v I v R A v R = = + (2.9) Từ phương trình, ta thấy ngõ ra cùng pha với ngõ vào. Chú ý rằng hệ số khuếch đại luôn lớn hơn 1. Tín hiệu ngõ vào I v được nối trực tiếp với điểm dương, vì dòng vào bằng không và kháng trở ở ngõ vào rất lớn, gần như là vô cùng. Mạch tương đương lý tưởng của mạch khuếch đại thuật toán không đảo dấu mô tả ở hình 2.4. Hình 2.4: Mạch tương đương của op-amp không lý tưởng 2. Mạch lặp điện thế. Một đặc tính cần quan tâm của op-amp không đảo dấu là khi ∞= 1 R , là dạng mạch hở. Khi đó độ lợi điện thế vòng lặp kín là: 1 O v I v A v = = (2.10) GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 4 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.5: Mạch lặp điện thế khuếch đại thuật toán. Do điện thế ngõ ra theo ngõ vào, nên mạch khuếch đại thuật toán này được gọi là mạch lặp điện thế (voltage follower). Độ lợi điện thế vòng lặp kín độc lập với điện trở 2 R (ngoại trừ khi ∞→ 2 R ). Vì thế ta cần thiết lập 2 0R = để tạo ngắn mạch. Xem mạch lặp điện thế ở hình 2.5. Mạch này với độ lợi điện thế bằng 1. Tuy nhiên, những tên gọi khác sử dụng cho mạch lặp điện thế là biến đổi trở kháng (impedance transformer) hay còn gọi là bộ đệm (buffer): tổng trở ngõ vào là vô cùng thì tổng trở ngõ ra bằng không. Ví dụ, nếu tổng trở ngõ ra của nguồn là lớn thì mạch lặp điện thế chèn vào giữa nguồn và tải sẽ ngăn ảnh hưởng của tải, điều đó làm nó hoạt động như một bộ đệm giữa nguồn và tải. 3. Mạch tích phân và mạch vi phân (integrator and differentiator) Những mạch thuật toán được xét trước đây, bên ngoài của mạch khuếch đại thuật toán thường là điện trở. Những yếu tố khác có thể sử dụng theo kết quả khác. Hình 2.6 mô tả tổng quát mạch khuếch đại đảo dấu, với hàm truyền điện thế giống như trước, đó là: 2 1 O I v Z v Z = − (2.11) với 1 Z và 2 Z là kháng trở tổng quát. Hai mạch đặc biệt được phát triển từ mạch khuếch đại đảo dấu phổ biến này là mạch tích phân và vi phân. Hình 2.6: Mạch khuếch đại đảo dấu dạng tổng quát 3.1. Mạch tích phân Trước tiên, 1 Z ứng với điện trở và 2 Z là tụ điện. Khi đó kháng trở sẽ là 11 RZ = và 2 2 1 Z sC = , trong đó s là tần số phức. Điện thế ngõ ra là : 2 1 1 2 1 O I I Z v v v Z sR C − = − = (2.12) Phương trình (2.12) biểu diễn dưới dạng tích phân theo thời gian. Nếu C V là điện thế qua tụ tại thời điểm t=0, điện thế ngõ ra là: GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 5 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự ( ) ' ' 1 2 0 1 t O C I v V v t dt R C = − ∫ (2.13) với ' t là biến của tích phân. Hình 2.7 tóm tắt những kết quả này. Hình 2.7: Mạch tích phân Phương trình (2.13) là điện thế ngõ ra của mạch tích phân, mô tả ở hình 1.26, đối với bất kì điện thế ngõ vào I v nào. Ta sẽ sử dụng mạch tích phân trong mạch lọc được xét ở chương 6 (trong môn Analog). 3.2. Mạch vi phân Mạch khuếch đại thuật toán đảo dấu phổ biến thứ hai sử dụng 1 Z làm tụ và 2 Z làm điện trở. Xem hình 2.8 lúc đó 1 1 1 Z sC = vàø 2 2 Z R= . Ta có hàm truyền điện thế là: 2 2 1 1 O I Z v v sR C Z = − = − (2.14(a)) Và điện thế ngõ ra: 2 1O I v sR C v= − (2.14(b)) Hình 2.8: Mạch vi phân Lấy đạo hàm phương trình 2.14(b) theo thời gian, ta có: ( ) ( ) 2 1 I O dv t v t R C dt = − (2.15) Vì thế mạch ở hình 2.8 là mạch vi phân. Mạch vi phân dễ bò nhiễu hơn mạch tích phân. Dao động nhiễu ngõ vào của biên độ nhỏ có đạo hàm lớn. Khi vi phân, dao động nhiễu này phát ra tín hiệu nhiễu ở ngõ ra lớn, làm tín hiệu ngõ ra kém (do tỉ số nhiễu). Điều này có thể giảm bớt bằng cách thay bằng một điện trở nối tiếp với một tụ ở ngõ vào. Mạch này khi đó sẽ vi phân tín hiệu ở tần số thấp nhưng có hệ số khuếch đại ở tần số cao. 4. Mạch so sánh và trigger schmitt. 4.1. Mạch so sánh GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 6 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Mạch so sánh dùng để so sánh hai điện thế ngõ vào để xác đònh điện thế nào lớn hơn. Trong 2 ngõ vào (+) và (-) ngõ vào nào lớn hơn, ngõ ra sẽ đạt mức điện thế bão hòa của nguồn đó, tức : Nếu A v lớn thì v I chỉ hơi thấp hơn v ref → v 0 =-E Nếu A v lớn thì v I chỉ hơi lớn v ref → v 0 =+E tức là, điện thế ngõ ra chỉ có 2 giá trò hoặc là dương hoặc là âm. Mạch so sánh thường phân cực tại điện thế S V+ và S V− . Mạch so sánh còn được gọi là mạch dò mức điện thế vì giá trò cần V ref có thể được dò trên v I. Khi ngõ vào biến đổi xung quanh một mức điện thế v ref , chuyển mức xảy ra ở ngõ ra ngay khi v I vừa đi ngang qua trục v ref . Tức là ở 1 thời điểm tức thời v I có thể nhỏ hơn v ref nhưng ở thời điểm kế tiếp v I có thể lớn hơn v ref . Một mạch so sánh lý tưởng là mạch chuyển trạng thái từ dương sang âm và từ âm sang dương ngay tức thì và mức điện thế chuẩn có thể là âm hoặc dương. Hình 2.9: (a) Mạch so sánh vòng lặp hở (b) Đặc tuyến truyền điện thế của mạch so sánh vòng lặp hở Đặc tuyến truyền điện thế khi bỏ qua ảnh hưởng điện thế lệch (V offset ) được mô tả ở hình 2.9 (b). Khi 2 v hơi lớn hơn 1 v , ngõ ra truyền đến trạng thái bão hòa cao H V , và khi 2 v hơi nhỏ hơn 1 v , ngõ ra truyền đến trong trạng thái bão hòa thấp L V . Điện thế ra bão hòa H V và L V lần lượt gần bằng với điện thế nguồn cấp S V+ và S V− , có nghóa là L V âm. Miền chuyển tiếp là miền mà điện thế ra không nằm trong trạng thái bão hòa. Tuy vậy, trong thực tế, do ảnh hưởng của tụ đáp ứng t của mạch 741 để chuyển trạng thái (khoảng 40 µs đối với µA741). Vùng chuyển trạng thái xảy ra khi hiệu thế giữa 2 ngõ vào nằm trong khoảng -δ < v 2 – v 1 <δ. Để tìm δ, ta cần biết: độ lợi vòng lặp hở của 741 ví dụ là A v0 = 10 5 và V H – V L = 10V (hiệu thế giữa 2 trạng thái ngõ ra) mV1.0 10 10 A 10 vv vv V10 vv vv v v A 5 vo 12 1212 LH i o vo ===−⇒ − = − − ==⇒ Do đó, dãy điện thế vi sai ngõ vào trong miền chuyển tiếp thường rất nhỏ. Một khác biệt cơ bản giữa mạch so sánh và mạch khuếch đại thuật toán là mạch so sánh không cần bổ chính tần số. Ta không cần quan tâm đến sự ổn đònh tần số vì mạch so sánh được kích hoạt động một trong hai trạng thái. Vì mạch so sánh không có tụ bù tần số, nên không bò giới hạn tốc độ quét như là của mạch khuếch đại thuật toán. Đáp ứng thời gian điển hình của ngõ ra mạch so sánh để có thể thay đổi trạng thái là khoảng từ 30 → 200 ns nhỏ hơn 1000 lần của mạch khuếch đại thuật toán với đáp ứng thời gian của op- amp 741 có tốc độ quét 0.7V s µ . GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 7 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.10 mô tả hai cấu hình mạch so sánh cùng với những đặc tuyến truyền điện thế của chúng. Giả sử độ rộng của vùng chuyển tiếp của ngõ vào nhỏ, có thể bỏ qua. REF V có thể âm hoặc dương, và điện thế bão hòa ngõ ra được giả sử đối xứng với 0. Điện thế ngưỡng được đònh nghóa là điện thế ngõ vào mà ngõ ra thay đổi trạng thái. Hình 2.10: (a) Mạch so sánh không đảo dấu (b) Mạch so sánh đảo dấu Nếu V ref = 0 (tức nối xuống mass), thì mạch trên được gọi là mạch dò điểm vượt zero hay còn được gọi là mạch biến đổi sóng sin thành sóng vuông. Hai cấu hình so sánh khác, mà điện thế ngưỡng là hàm của tỉ số điện trở, được mô tả bởi hình 2.11. Sự bổ chính dòng phân đầu vào cũng được nói đến trong hình này. Từ hình 2.11 (a), ta có: 2 1 1 2 1 2 REF I R R v V V R R R R +     = +     + +     (2.16) Hình 2.11: Những mạch so sánh khác (a) Không đảo dấu (b) Đảo dấu Điện thế ngưỡng lý tưởng xảy ra khi 0v + = , nghóa là: 2 1 0 REF I R V R v+ = (2.17 (a)) hay 2 1 I REF R v V R = − (2.17 (b)) GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 8 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Điện thế ngõ ra lớn khi 0v + > . Từ phương trình (2.16), ta có O v lên cao khi I v lớn hơn điện thế vượt. Một phân tích tương tự tạo ra những đặc tuyến mô tả ở hình 2.11 (b). 4.2. Mạch trigger schmitts 4.2.1. Mạch Trigger Schmitt đảo cơ bản Mạch Schmitt Trigger hay còn gọi là mạch dao động lưỡng ổn dùng hồi tiếp dương với độ lợi vòng lặp lớn hơn 1 để tạo ra đặc tính lưỡng bền có hai trạng thái. Hình 6.30 (a) mô tả một cấu hình của mạch Schmitt Trigger. Hồi tiếp dương xảy ra do điện trở hồi tiếp được nối giữa ngõ ra và ngõ vào không đảo. Dùng phương trình phân chia điện thế để tìm điện thế v + , ta có: 1 1 2 O R v v R R +   =   +   (2.18) 1.Đặc tuyến truyền điện thế Để xác đònh đặc tuyến truyền điện thế, ta giả sử rằng ngõ ra của mạch so sánh nằm trong trạng thái cao O H v V= . Khi đó: 1 1 2 H R v V R R +   =   +   (2.19) Khi tín hiệu vào nhỏ hơn v + , ngõ ra vẫn ở trong trạng thái cao. Điện thế ngưỡng xảy ra khi I v v + = và được đònh nghóa như là TH V . Ta có: 1 1 2 TH H R V V R R   =   +   (2.20) Khi I v lớn hơn TH V , điện thế ở đầu đảo thì lớn hơn ở đầu không đảo. Độ chênh lệch của điện thế vào ( ) I TH v V− được khuếch đại bởi độ lợi vòng lặp hở của mạch so sánh, và ngõ ra chuyển đến trạng thái thấp của nó O L v V= . Khi đó, điện thế v + trở thành: 1 1 2 L R v V R R +   =   +   (2.21) Khi L H V V< , điện thế vào I v vẫn lớn hơn v + , và ngõ ra vẫn ở trong trạng thái thấp của nó vì I v tiếp tục tăng. Đặc tuyến truyền điện thế này được chỉ ở hình 2.12 (b). Giả đònh H V dương và L V âm. Bây giờ xét đặc tuyến truyền khi I v giảm. Khi I v lớn hơn ( ) 1 1 2 L v R R R V + = +    , ngõ ra vẫn trong trạng thái bão hòa thấp của nó. Điện thế ngưỡng xảy ra khi I v v + = và được đònh nghóa như là TL V . Ta có: 1 1 2 TL L R V V R R   =   +   (2.22) GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 9 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.12: (a) mạch Schmitt Trigger (b) Đặc tuyến truyền điện thế khi điện thế vào tăng (c) Đặc tuyến truyền điện thế khi điện thế vào giảm (d) Đặc tuyến truyền điện thế tổng hợp, mô tả ảnh hưởng trễ. Vì I v thấp hơn giá trò này, điện thế ở đầu không đảo thì lớn hơn ở đầu đảo. Điện thế vi sai ở những đầu so sánh thì được khuếch đại bới độ lợi vòng lặp hở, và ngõ ra chuyển đến trạng thái cao của nó O H v V= . Khi I v tiếp tục giảm, nó vẫn thấp hơn v + : do đó, O v vẫn ở trong trạng thái cao của nó. Đặc tuyến truyền điện thế được mô tả ở hình 2.12 (c). 2.Đặc tính lưỡng bền có hai trạng thái và đặc tuyến truyền điện thế tổng cộng Kết hợp đặc tuyến truyền điện thế ở hình 2.12 (b) của mạch Schmitt Trigger với đặc tuyến truyền điện thế ở hình 2.12 (c) ta có đặc tuyến mô tả ở hình 2.12 (d). Như đã nói đến, điện thế ngưỡng phụ thuộc điện thế vào tăng hay giảm. Toàn bộ đặc tuyến truyền điện thế mô tả ảnh hưởng trễ. Độ rộng của ảnh hưởng trễ là sai biệt giữa hai điện thế ngưỡng cao TH V và thấp TL V . Đặc tính lưỡng bền có hai trạng thái của mạch xảy ra tại điểm 0 I v = , nơi mà ngõ ra hoặc ở trạng thái cao hoặc ở trạng thái thấp. Ngõ ra vẫn trong trạng thái khi mà I v vẫn nằm trong khoảng TL I TH V v V< < . Ngõ ra chuyển trạng thái chỉ khi ngõ ra tăng trên TH V hay giảm dưới TL V . 4.2.2. Cấu hình mạch Schmitt Trigger thêm vào Một mạch Schmitt Trigger không đảo được thiết kế bằng cách áp tín hiệu ngõ vào đến mạng nối vối đầu không đảo của mạch so sánh. Thêm vào đó, cả hai điện thế ngưỡng của mạch Schmitt Trigger có thể dòch theo hướng âm hay dương bằng cách áp vào điện thế chuẩn REF V . Ta sẽ học về cấu hình mạch này, đặc tuyến truyền điện thế và ứng dụng của nó. 1. Mạch Schmitt Trigger không đảo GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 10 [...]... ba của hàm số chuyển Xem mạch lọc cao qua Butterworth bốn cực ở hình 2.27 (b) Những mạch lọc bậc cao có thể thiết kế được nhưng ta không xem xét ở đây Mạch lọc thông dải và mạch lọc loại trừ cũng dùng những cấu hình mạch tương tự GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 22 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.27: (a) Mạch lọc thấp qua Butterworth bốn-cực (b) Mạch lọc cao qua Butterworth... đa của mạch lọc ButterWorth Hình 2.23: (a) Mạch lọc thấp qua Butterworth hai cực (b)Độ lớn hàm số chuyển, giản độ Bode GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 20 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự 6.4 Mạch lọc cao qua Butterworth hai cực Để hình thành mạch lọc cao qua, ta chỉ cần hoán đổi vò trí giữa các tụ và điện trở với nhau Xem hình 2.25 (a) Sự phân tích cũng tiến hành tương tự như... thái thấp Do đó mạch đưa ra đặc tính truyền không đảo dấu GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 11 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.14: (a) Mạch Schmitt Trigger không đảo dấu (b) Đặc tuyến truyền điện thế 2 Mạch Schmitt Trigger với điện thế chuẩn áp vào Điện thế chuyển mạch của mạch Schmitt Trigger được đònh nghóa là giá trò trung bình của VTH và VTL Với hai mạch ở hình 2.12... Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 27 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Ký hiệu mạch cho thạch anh áp điện được mô tả ở hình 2.32 (a), và mạch tương đương mô tả ở hình 2.32 (b) Độ tự cảm L có thể lớn hơn vài trăm henry, tụ C khoảng vài pF Thêm vào đó, hệ số Q khoảng 104 , có nghóa là điện trở nối tiếp r có thể được bỏ qua Trở kháng của mạch tương đương ở hình 2.32 (b) là: Z ( s) = s 2 +... động Mạch dao động dòch pha ở hình 2.30 gồm 3 mạng RC giống nhau, dòch pha –1800 khi độ lợi là OdB Để thiết kế mạch dao động dòch pha, cần xác đònh rõ tần số dao động, độ khuếch đại : ωo = 1 6 RC GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng (2.68) 25 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.30: Mạch dao động dòch pha Và tỉ số điện trở mạch khuếch đại là: R2 = 29 R (2.69) để duy trì mạch. .. Thò Thu Hưng 32 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự t1 = τ x ln 3 = 1.1R x Cx (2.81) Từ việc phân tích tương tự dùng phương trình (2.79b), ta thấy rằng hiệu giữa t 2 và t1 cũng bằng 1.1RxCx; do đó, chu kì dao động T là: T = 2.2R x Cx (2.82) và tần số dao động là: f= 1 1 = T 2.2R x Cx (2.83) Ứng dụng của mạch này là tạo mạch dao động có tần số thay đổi bằng cách đặt R x là một biến trở 8 Mạch dao động... đó, ngõ ra của mạch 555 xuống thấp ở trạng thái tónh của mạch one-shot +Vcc RA 8 7 6 C 5 4 VCC Dis cha rge Res et Trigger V in Control Output C1 0 2 Thres hold GND 3 Vo 0 1 0 0 Hình 2.36: Mạch 555 được nối như là mạch đa hài đơn ổn GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 33 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Khi một xung đi xuống thấp được cấp vào ngõ vào kích, ngõ ra của mạch so sánh kích... Thò Thu Hưng 16 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.18(a) là một ví dụ khác của mạng RC đơn giản Tại đây, hàm số chuyển điện thế là: TS = 1 sC Vo ( s ) 1 = = Vi ( s ) R + 1 1 + sRC sC (2.33) Hình 2.18: (a) Mạch lọc thấp qua đơn giản (b) Giản đồ Bode của độ lớn hàm số chuyển Giản đồ Bode của độ lớn độ lợi điện thế T ( jw) cho mạch này được mô tả ở hình 2.18 (b) Mạch này còn gọi là mạch lọc thấp... lọc tích cực Hai dạng khác của mạch lọc là thông dải (bandpass) và dải loại trừ (band-reject) Đường đặc trưng của tần số lý tưởng theo yêu cầu được mô tả ở hình 2.20 GVHD: Ths Nguyễn Thò Hồng Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 17 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.20: Đường đặc trưng của tần số lý tưởng của (a) mạch lọc thông dải (b) mạchlọc loại trừ 6.2 Đại cương về mạch lọc tích cực hai cực Xem hình.. .Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.13: (a) Mạch Schmitt Trigger không đảo (b) Đặc tuyến truyền điện thế Xem mạch ở hình 2.13 (a) Đầu đảo thực chất ở điện thế đất, và tín hiệu ngõ vào được áp đến điện trở R1 , với R1 nối với đầu không đảo của mạch so sánh Điện thế v+ ở đầu không đảo khi đó trở thành hàm của cả hai điện . Đinh Thò Thu Hưng 2 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.2 Mạch tương đương op-amp đảo dấu Từ hình 2.2ta có thể viết : 1 1 1 I I í v v v i R R − = = (2.2) Khi dòng vào mạch khuếch đại thuật. Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 10 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự Hình 2.13: (a) Mạch Schmitt Trigger không đảo (b) Đặc tuyến truyền điện thế Xem mạch ở hình 2.13 (a). Đầu đảo thực chất ở điện thế đất,. Hà SVTH: Đinh Thò Thu Hưng 14 Xây dựng bài thực tập mạch tương tự 0 R 1 R 3 I i U 2 A D 7 4 1 3 2 74 6 1 5 + - V +V - O U T O S 1 O S 2 C R 2 V c R L I o 0 E Tương tự như mạch NIC tổng trở vào nhìn