Bài giảng kỹ thuật xung Chương IV

Mạch Xén Dương Mạch gồm các phần tử như điện trở R, nguồn VDC, Diode.. Khảo sát một số dạng mạch xén cơ bản như sau : Dạng mạch 1... Mạch xén nối tiếp Ta khảo sát tín hiệu ngõ vào ở đây

1 Mạch xén song song

a Mạch Xén Dương

Mạch gồm các phần tử như điện trở R, nguồn VDC, Diode

Giả sử tín hiệu vào là dạng sóng sin, có biên độ max là ± V Khảo sát một số dạng mạch xén cơ bản như sau :

Dạng mạch 1

Dạng mạch 3

Dạng mạch 2

Hình 4.10 Dạng mạch 3

Hình 4.12

R

Vr

Vv

Vdc C

B

A

R

B

Vv

Vr A

Vdc C

2 Mạch xén nối tiếp

Ta khảo sát tín hiệu ngõ vào ở đây là dạng hình sin có biên độ max là ± V Các dạng mạch cơ bản được trình bày như sau:

a Mạch Xén Âm

Dạng mạch 1

Hình 4.14 Dạng mạch 2

Hình 4.16

Vr R

Vv

Dạng mạch 3

Hình 4.18

b Mạch Xén Dương

Dạng mạch 1

Hình 4.20

B

C Vdc

Vv

A

Dạng mạch 2

Hình 4.22

Dạng mạch 3

Hình 4.24 -VDC

Vv

Vdc

B

C A

C

B

Vv

A

Vdc

III MẠCH XÉN VỚI DIODE THỰC TẾ

Đối với Diode thực tế, khi phân cực thuận thì có dạng tương đương như sau:

1 Vγ

Khi Vγ so sánh được với Vv, nhất là với VDC , thì ta phải kể Vγ vào mạch Trường hợp này thường là mạch sử dụng Diode loại Si, có vγ = 0,6V, và nguồn VDC bé

Khi VDC >> Vγ , thì ta có thể bỏ qua Vγ

Ta xét dạng mạch mà trong đó Vγ so sánh được với VDC

Hình 4.26 Đây là dạng mạch xén song song, có Vv = 8 sinωt

Nếu VV > Vγ + VDC = 2,6 v , thì Diode dẫn, tín hiệu vào được truyền đến ngõ

ra , lúc này ta có VR = VDC + Vγ = 2,6 (V)

Nếu vv < Vγ + VDC = 2,6( v), thì Diode ngưng dẫn, do đó Vr = Vv = 8 sinωt

2 r d

Khi D dẫn thì tồn tại điện trở thuận rd (điện trở động), rd so sánh được với R (điện trở tải), lúc đó tín hiệu ra sẽ bị méo không còn sắc sảo nữa

Vγ rd

K A

Vγ = 0,6

VDC=2V

R

Các dạng méo có thể gặp như sau

Trường hợp a

Hình 4.27a

Trường hợp b

Hình 4.27b

Chứng minh

Xét trường hợp a, mạch tương đương của diode D khi D là Diode thực tế Phân cực thuận

Phân cực nghịch

Với giả sử Rng → ∞ hay Rng >> R (điều này phù hợp với thực tế nhất là khi diode là loại Si)

Khi Vv <VDC + Vγ , diode phân cực nghịch, D tắt

⇒ Vr = Vv hay = 1

v

r

v

V

Io

∆I

∆V

rd =

I

V

∆

∆

∞

→

∆

∆

=

ng

ng ng I

V R

Io

Rng

Vdc Vr

R Vv

Vv

R

Vdc Vr

rd

Vγ

Khi Vv ≥VDC + Vγ , Dphân cực thuận ⇒ D dẫn, lúc này

Ta có , Vr d = i rd

mà i =

d DC

d v d

DC v

r R V V r R

v r

R

V V v

+ +

− +

= +

+

)

(

1 ) (

γ γ

d

d DC

d

d v

r R

r V V r R

r v

+ +

− +

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ +

− +

+ +

=

d

d DC

d

d v ra

r R

r V

V r R

r v

⇒

d DC

d

d v ra

r R

R V V r R

r v v

+ +

+ +

• Nếu rd << R (thì dụ rd = 5Ω, R = 1M) thì ⎟⎟→ 1

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ +r d R

R thì quan hệ giữa điện áp ra và điện áp vào là:

r DC v

R v

v = 1 + + , nếu R lớn thì 1 →0

R , do đó VR = VDC + Vγ

• Nếu rd có thể so sánh với R (VD rd = 5Ω, R=10Ω) thì quan hệ vào - ra

d DC

d

d v r

r R

R V V r R

r v

v

+ +

+ +

= ( γ). = V'r Độ dốc là

d

d

r R

r

+

Hình 4.28 V'r

3 Ảnh Hưởng Của Điện Dung Liên Cực C d

Giữa hai cực của Diode tồn tại một điện dung liên cực Điện dung này cũng làm dạng sóng ra bị méo

Chúng ta khảo sát sự ảnh hưởng của tụ Cd đến dạng sóng ngõ ra

Xét dạng mạch sau

Hình 4.29

Giải thích hoạt động

Khi Vv = 5(v) thì D phân cực thuận, D dẫn, do đó tụ Cd và C2 được nạp với thời hằng nạp là τ1 = rd (Cd + C2)

Khi vv = - 5(v) thì D ngưng dẫn ⇒ tụ C2 xả qua R với thời hằng là τ2 = RC2, mà τ1 < τ2 (vì R >> rd), thời gian xả hết lâu hơn so với thời gian nạp đầy

IV MẠCH XÉN Ở 2 MỨC ĐỘC LẬP

Mạch này là dạng mạch ghép hai mạch xén song song với nhau Để thực hiện mạch này, ta có thể dùng hai ngưỡng xén VB1, VB2 và kết hợp với hai Diode, hoặc có thể dùng hai Diode Zener Nhiệm vụ của mạch này là loại bỏ bớt cả hai thành phần trên và dưới của tín hiệu ngõ vào

Khảo sát một số dạng mạch xén ở hai mức độc lập cơ bản như sau:

Trường hợp không kể quá trình quá độ và ảnh hưởng của C2 , Cd

Trường hợp ảnh hưởng của C2 , Cd

C2 Cd

Rt

1 Dạng mạch dùng diode

Hình 4.30 Tín hiệu vào là dạng sin có vi = 9 sin ωt, và giả thuyết là Vγ = 0, rd = 0 (Diode lý tưởng)

Hình 4.31

2 Dạng mạch dùng diode zener

VB2=4V VB1=3V

Vr Vv

D1 D2

5k

Vγ1

Vγ2

D2

D1

Vr Vv

R

Hình 4.33

Hình 2

R1 1K

R2

Bài tập

1 Vẽ đặc tuyến vào-ra và dạng sóng ra của mạch sau

2 Cho mạch sau với V in =18sinωt, Vγ =0, 7 ,V V Z =8V

Vẽ đặc tuyến vào ra (Vin-Vout) và dạng sóng Vin, Vout

ứng với

a) R2 = 0

b) R2 = 0.5K

c) R2 = 2.2K

3 Cho mạch sau với V in =10sinωt,Vγ =0,7V, V Z =3V ,r D =0

Vẽ đặc tuyến vào-ra và dạng sóng V in (t) , V OUT (t) ứng với

a) R2 = 0

b) R2 = 220

4 Cho mạch sau với V in =10sinωt, Vγ =0,6V, V Z =3V

Vẽ đặc tuyến vào ra (Vin-Vout) và dạng sóng V in (t),

V OUT (t) ứng với

a) rD = 0

b) rD = 0,5K; R=1K

5 Cho mạch sau Vẽ các dạng sóng điện áp ngõ ra V r (t) khi điện áp ngõ vào

V in (t) là điện áp khu vực, dạng sin, tần số 50Hz, 220V hiệu dụng, biết các Diode

bán dẫn và ổn áp đều có Vγ =0,6V ; VZ = 6V

a) rD = 0

b) rD = 0,5K

+16V

-16V

Vr Vv

Si

4V C

B A

1,2K

R 2

R 1

Hình 2

Hình 2

V rA (t)

10K

10K

V rB (t) DZ

D