.Bài Giảng Nguyên Lý Điện Tử 2

I H C THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN ~~~~~***~~~~~ BÀI GI NG: NGUYÊN LÝ Ng i biên so n NT : ThS V Chi n Th ng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt M CL C C L C CH NG 1: CÁC M CH T O QUAN H HÀM S DÙNG KHU CH I THU T TOÁN 1.1 Khái ni m chung 1.2 Các m ch tính tốn u n n tính 1.2.1 M ch c ng o 1.2.2 M ch tr 1.2.3 M ch tích phân o 1.2.4 M ch tích phân t ng 1.2.5 M ch tích phân hi u 1.2.6 M ch vi phân 1.3 Các m ch khu ch i tính tốn phi n liên t c 1.3.1 T o quan h hàm s có d ng c n c a ph n t phi n 1.3.2 T o quan h hàm i c a d ng c n volt-ampe c a ph n t phi n 10 1.3.3 M ch khu ch i Loga 10 1.3.4 M ch khu ch i i Loga 12 1.3.5 M ch nhân dùng nguyên t c khu ch i Loga i Loga 12 1.3.6 M ch l y th a b c hai 13 1.3.7 M ch chia theo nguyên t c nhân o 14 1.3.8 M ch chia dùng nguyên t c khu ch i Loga i Loga: 15 1.3.9 M ch khai c n 15 1.4 Các m ch phi n không liên t c 17 1.4.1 M ch t o hàm ch nh l u h n ch : 17 1.4.2 M ch so sánh t ng t 22 Ch ng 2: U CH 31 2.1 nh ngh a 31 2.2 u biên 31 2.2.1 nh ngh a 31 2.2.2 u biên thông th ng 31 2.2.3 Các ch tiêu c b n c a dao ng ã u biên 34 2.2.4 Ph ng pháp tính toán m ch u biên : 36 2.2.5 Các m ch u biên c th : 40 2.2.6 u ch n biên 45 2.3 Gi i u biên 53 2.3.1 Gi i u biên v i tín hi u u biên thơng th ng 53 2.3.2 Gi i u ch n biên: 55 2.4 u t n u pha 56 2.5 Gi i u t n 60 2.5.1 Nguyên lý chung 60 2.5.2 Các m ch gi i ch t n s 60 Ch ng 3: I T N 63 3.1 nh ngh a 63 3.1.1 t v n : 63 3.1.2 Khái ni m: 64 3.2 Nguyên lý i t n: 65 3.2.1 S kh i nguyên lý làm vi c: 65 3.2.2 Nhi u sinh c a b tr n t n cách kh c ph c 67 3.2.3 Thu i t n d i t n r ng 70 3.2.4 i t n th c hi n i b ng t n s 70 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.3 M ch i t n dùng Diode 71 3.3.1 M ch i t n n 71 3.3.2 M ch i t n cân b ng 71 4.4.3 M ch i t n vòng 72 3.3.2 M ch i t n dùng Transistor 73 CH NG 4: CHUY N I AD VÀ DA 76 4.1 C s lý thuy t 76 4.2 Các thông s c b n 78 4.3 Nguyên t c làm vi c c a ADC 79 4.4 Các ph ng pháp chuy n i t ng t - s 80 4.4.1 Phân lo i 80 4.4.2 Chuy n i AD theo ph ng pháp song song 81 4.4.3 Chuy n i AD n i ti p 82 4.4.4 Chuy n i AD theo ph ng pháp k t h p 83 4.4.5 Chuy n i AD n i ti p dùng vòng h i ti p 84 4.4.6 Chuy n i AD theo ph ng pháp tich phân n gi n: 85 4.4.7 Chuy n i AD theo ph ng pháp tích phân hai s n d c 88 4.5 Các ph ng pháp chuy n i s - t ng t 92 4.5.1 Chuy n i DA b ng ph ng pháp n tr b c thang 93 4.5.2 Ph ng pháp m ng n tr : 94 4.5.3 Ph ng pháp Shanon – Rack: 97 Ch ng 5: NGU N CUNG C P 101 5.1 Khái ni m chung 101 5.1.1 t v n 101 5.1.2 Thông s ngu n cung c p 101 5.2 Ngu n ch nh l u n gi n 103 5.2.1 S kh i 103 5.2.2 Bi n áp 103 5.2.3 Ch nh l u 104 5.2.4 L c 105 5.2.5 Các b ch nh l u b i áp 106 5.3 n áp: 107 5.3.1 t v n : 107 5.3.2 n áp thông s : 107 5.3.3 n áp so sánh: 108 5.4 n áp xung: 113 5.5 Các vi m ch n áp: 114 TÀI LI U THAM KH O 118 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CH Ch NG 1: CÁC M CH T O QUAN H HÀM S THU T TOÁN DÙNG KHU CH ng nh m gi i thi u vi c ng d ng m ch khu ch m ch t o quan h hàm s Kh o sát m ch khu ch n, bình ph I i thu t toán (K TT) i loga i loga, khai ng, m ch nhân, m ch chia, m ch ch nh l u h n ch , m ch t o hàm so sánh 1.1 Khái ni m chung Hi n nay, b khu ch i thu t tốn (K TT) óng vai trò quan tr ng d ng r ng rãi k thu t khu ch i, tính tốn, u n, t o hàm, t o tín hi u hình sin xung, s d ng n áp b l c tích c c Trong k thu t m ch t m ch tính tốn i u n c xây d ng ch y u d a b i linh ki n m c m ch h i ti p ta s có c ng ng t , TT Khi thay c m ch tính tốn i u n khác Có d ng m ch tính tốn i u n: Tuy n tính phi n Tuy n tính: có m ch h i ti p linh ki n có hàm truy n t n tính Phi n: có m ch h i ti p linh ki n có hàm truy n phi n tính V m t k thu t, t o hàm phi n có th d a vào m t nguyên t c sau ây : Quan h phi n Volt - Ampe c a m t ghép pn c a diode ho c BJT phân c c thu n (m ch khu ch i loga) Quan h phi n gi a nhân t d cc a c n BJT l ng c c dòng Emit (m ch ng t ) Làm g n úng c n phi n b ng nh ng n th ng g p khúc (các m ch t o hàm dùng diode) Thay i c c tính c a n áp t vào phân t tích c c làm cho dòng i n thay (khố diode, khố transistor) 1.2 Các m ch tính tốn i u n n tính 1.2.1 M ch c ng o CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt i Hình 1.1 S m ch c ng o Áp d ng quy t c dòng i n nút cho N ta có: 1.2.2 M ch tr Hình 1.2 S m ch tr R1 = RN/a R2 = RP/a i n áp c a vào thu n: i n áp c a vào o: Vì: N u RN = RP: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.2.3 M ch tích phân o Hình 1.3.a S Ph m ch tích phân o ng trình dòng i n nút t i N: i1 + iC = Hay: Suy ra: => i n áp t l v i tích phân Th n áp vào ng ch n h ng s th i gian = RC = 1s Vout(t=0) i u ki n u, không ph thu c vào i n áp vào Vin1 N u Vin1 i n áp xoay chi u hình sin: vin1 = Vin1 sin t thì: => Biên n áp t l ngh ch v i t n s phân f( ) có M ch s c n biên - t n s c a m ch tích d c -20dB/decade: c g i m ch tích phân m t ph m vi t n s ó n u ph m vi t n ó c n biên - t n c a gi m v i d c 20dB/decade dòng t nh It i n áp l ch khơng có th gây sai s thu n c a b K TT ng i ta m c thêm m t gi m nh h k cho m ch tích phân, n tr thay i c a c R1 n i xu ng masse CuuDuongThanCong.com ng c a https://fb.com/tailieudientucntt Hình 1.3.b M ch tích phân i u ch nh R1 cho R1 o có bi n tr R1 bù dòng l ch khơng R gi m c tác d ng c a dòng i n l ch khơng I0 = IP – IN i n áp l ch không V0 = VP – VN (khi Vout = 0) 1.2.4 M ch tích phân t ng Hình 1.4 S Dùng ph ng pháp x p ch ng vi t ph m ch tích phân t ng ng trình dòng i n nút i v i nút N ta tìm c: 1.2.5 M ch tích phân hi u Hình 1.5 M ch tích phân hi u CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Vi t ph ng trình i v i nút N: i v i nút P: Bi n i cho VN = VP, R1CN = R2CP = RC Suy ra: 1.2.6 M ch vi phân Hình 1.6 S m ch vi phân Ta có: Gi thi t: vin1 = Vin1 sin t CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt H s khu ch i c a mach: K’ t ng theo t n s V y : M ch t ns ó th bode có d c 20dB/decade c g i m ch vi phân m t ph m vi t n s ó n u ph m vi c n biên - t n c a t ng v i 1.3 Các m ch khu ch d c 20dB/decade i tính tốn phi n liên t c 1.3.1 T o quan h hàm s có d ng c n c a ph n t phi n Gi s ta có m t ph n t n tính ó có c n: I = f (v) Dòng i n qua diode i n áp t lên diode có quan h : v  iD = I exp  D   vT  Hình 1.7 M ch t o quan h hàm s có d ng c n c a ph n t phi n Ta có: Vh = VP – VN Mà K TT lý t ng nên: VP = VN VP = VP = VN = Lúc ó i n tr vào vơ l n, dòng vào K TT vô bé: IN = Mà: VN = Vht +Vout = ⇒ Vout = −Vht = − I ht Rht ⇒ Vout = − I Rht ⇒ Vout = − f ( v ) Rht ⇒ Vout = − f (Vin ) Rht CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.3.2 T o quan h hàm i c a d ng c n volt-ampe c a ph n t phi n Gi s ta có m t ph n t n tính ó có c n: v = f ( I ) Ta có: Vh = VP − V N Mà K TT lý t ng nên: VP = VN VP = ⇒ VP = VN = Lúc ó i n tr vào vơ l n, dòng vào K TT vô bé: I N = Do ó: I = I ht = f ( v ) VN = Vht + Vout = ⇒ Vout = −V = f −1 ( I ) Mà: I= Vin − VN Vin = RN RN V  ⇒ Vout = − f −1  in   RN  1.3.3 M ch khu ch i Loga Hình 1.8.a S t o m ch khu ch m ch khu ch i loga, m c diode ho c BJT i Loga dùng Diode m ch h i ti p c a b K TT M ch i n dùng diode (1.8.a.) có th làm vi c t t v i dòng i n I n m kho ng nA –› mA Dòng i n qua diode i n áp t lên diode có quan h : Trong ó: ID, vD : dòng i n qua diode i p áp t lên diode 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ⇒ U1 I = =n U I1 => Bi n áp dùng chuy n i n áp 5.2.3 Ch nh l u a, Ch nh l u n a chu k nguyên lý gi n th i gian Hình 5.6 S nguyên lý gi n th i gian ch nh l u n a chu k b, Ch nh l u hai n a chu k Cách 1: Dùng hai b ch nh l u n a chu k có chung Rt chi u D nh ng i n áp t vào hai D ng c pha nguyên lý gi n Hình 5.7 S t o hai n áp ng i ta dùng bi n áp o pha th i gian nh hình v : nguyên lý gi n th i gian ch nh l u n a chu k Nh n xét: M ch ch nh l u hai n a chu k nh có Ur > có Ur < ta ch c n o chi u hai D Cách 2: Dùng ch nh l u c u S nguyên lý nh hình v Gi n g n sóng Ur t t nh 104 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng Hình 5.8 S nguyên lý ch nh l u c u Nh n xét: • Ch nh l u hai n a chu k theo ki u c u có hi u su t s d ng cao h n so v i ch nh u hai n a chu k theo cách Vì: Theo cách ln có m t n a cu n dây th c p không làm vi c Th c t hay s d ng ch nh l u c u • i n áp tr ng h p ch nh l u c u nh có Ur > có Ur < ta ch c n o chi u D 5.2.4 L c Trong s trên, i n áp t i m i m t chi u nh ng có biên theo sóng hình sin Mu n có c n áp m t chi u có biên i) ph i m c song song v i t i m t t n C có c a diode r t nh r Ur không n i c ng làm cho Ur thay cho thi t b có n c n áp l i (U1) thay nh i theo Vì v y ngu n ch nh l u n áp không c n n nh n áp ta làm nh sau: Hình 5.12 S 5.3.2 n áp thông s : Ta s d ng diode Zenner kh i ngu n n áp thơng s Hình 5.13 c n V-A c a Diode Zenner 107 CuuDuongThanCong.com i, làm cho U2 https://fb.com/tailieudientucntt n gi n ch dùng U = UZ , IDmin - IDmax Hình 5.14 n áp thông s dùng Diode Zenner i n tr R t o m làm vi c o n AB Ur = UZ = const 5.3.3 a) S n áp so sánh: kh i: Hình 5.15 S kh i n áp so sánh n áp so sánh làm vi c d a h i ti p âm i hi u ch nh v i h s khu ch n nh n áp G m kh i: khu ch i k, tồn b ph n l i kh i h i ti p có h i ti p âm c n th a mãn i u ki n: ϕk +ϕht = 180o Có lo i n áp so sánh: ϕk = 0o, ϕht =180o ϕht = 0o, ϕk =180o b) M ch n kh i: 108 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt *T o n áp chu n: Hình 5.16 T o n áp chu n *Kh i phân áp: Hình 5.17 Kh i phân áp V i IUss> , VDthong