chương 8 mạch tạo xung tam giác(xung răng cưa)

Các vấn đề chung Xung tam giác được sử dụng phố biến trong các hệ thống điện tử: Thông tin, đo lường hay tự động điều khiển làm tín hiệu chuẩn hai chiều biên độ mức và thời gian có vai t

MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC

(XUNG RĂNG CƯA) 3.6.1 Các vấn đề chung

Xung tam giác được sử dụng phố biến trong các hệ thống điện tử: Thông tin, đo lường hay tự động điều khiển làm tín hiệu chuẩn hai chiều biên độ (mức) và thời gian có vai trò quan trọng không thể thiếu được hầu như trong mọi hệ thống điện tử hiện đại Hình 3.24 đưa ra dạng xung tam giác lý tưởng với các tham

số chủ yếu sau:

U Umax

tq tn g T

Hình 3.24: Xung tam giác lý tưởng

Biên độ Umax mức một chiều ban đầu Uq (t = 0) = U0 chu kì lặp lại T (so với xung tuần hoàn), thời gian quét thuận tq

và thời gian quét ngược tng (thông thường tng

<< tq), tốc độ quét thuận hay độ nghiêng vi phân của đường quét

dU (t)

K = qdt

Để đánh giá chất lượng Uq thực tế so với lý tưởng có hệ số không đường thẳng

ε được định nghĩa là :

dU /dt(t ≈ 0) − dU

/dt(t = t ) U' (0)U' − (t )

ε =

q

q dUq /dt(t

= 0)

q =q q q

Ngoài ra còn các tham số khác như: tốc độ quét trung bình

KTB = Umax / tq và hiệu suất năng lượng: η = Umax / Enguồn

Từ đó có hệ số phẩm chất của Uq là Q = η / ε

Nguyên lí tạo xung tam giác dựa trên việc sử dụng quá trình nạp hay phóng điện của một tụ điện qua một mạch nào đó Khi đó quan hệ dòng và áp trên tụ biến đổi theo thời gian có dạng

(3-34) trong điều kiện C là một hằng số, muốn quan hệ Uc(t) tuyến tính cần thỏa mãn điều kiện ic(t) = hằng số Nói cách khác sự phụ thuộc của điện áp trên tụ điện theo thời gian càng tuyến tính khi dòng điện phóng hay nạp cho tụ càng ổn định

Có hai dạng xung tam giác cơ bản là: trong thời gian quét thuận tq, Uq tăng đường thẳng nhờ quá trình nạp cho tụ từ nguồn một chiều nào đó và trong thời gian quét thuận tq, Uq giảm đường thẳng nhờ quá trình phóng của tụ điện qua một mạch tải Với mỗi dạng kể trên có các yêu cầu khác nhau, để đảm bảo tng <<tq, với dạng

tăng đường thẳng cần nạp chậm phóng nhanh và ngược lại với dạng giảm đường thẳng cần nạp nhanh phóng chậm ,

Để điều khiển tức thời các mạnh phóng nạp, thường sử dụng các khóa điện tử tranzito hay IC đóng mở theo nhịp điều khiển từ ngoài Trên thực tế để ổn định dòng điện nạp hay dòng điện phóng của tụ cần một khối tạo nguồn dòng điện (xem 2.6)

để nâng cao chất lượng xung tam giác Về nguyên lí có 3 phương pháp cơ bản sau:

a - Dùng một mạch tích phân đơn giản (h.3.25a) gồm một khâu RC

để nạp điện cho tụ

từ nguồn E Quá trình phóng, nạp được một khóa điện tử K điều khiển Khi đó, Umax

<< E do đó phẩm chất của mạch thấp vì hệ số phi tuyến tỷ lệ với tỷ

số Umax/E;

Nếu sử dụng phần tăng đường thẳng ta có Uc(t) = E [1- exp(

- t/RnC)] với RnC

>>Rphóng.C Nếu chọn nguồn E cực tính âm ta có Uc(t)

là giảm đường thẳng

Hình 3.25: Phương pháp

Mille tạo Uq

b - Dùng một phần tử ổn định dòng kiểu thông số có điện trở

phụ thuộc vào điện áp đặt trên nó Rn=f(URn) làm điện trở nạp cho tụ C Để giữ cho dòng nạp không đổi, điện trở Rn giảm khi điện áp trên nó giảm, lúc đó

(8-36)

và cho phép nâng cao

Umax với một mức méo phi

tuyến cho trước

c - Thay thế nguồn E cố định ở đầu vào bằng một

nguồn biển đổi e(t) = E + K (Uc -Uo)

(3-37) với K là hằng số tỉ lệ bé hơn một: k = de(t)/dUc < l

(với hình 3.26a)

Nguồn bố sung K∆UC bù lại mức giảm của dòng nạp nhờ một mạch khuếch đại có hồi tiếp thay đổi theo điện áp trên tụ Uc khi đó mức méo phi tuyến xác định bởi:

(3-38) giá trị này thực tế nhỏ vì k ≈ 1 nên 1-k là VCB và vì thế có thể lựa chọn được Umax lớn xấp xỉ E làm tăng hiệu suất của mạch mà ε vẫn nhỏ