Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 2: Mạch chức năng trong kỹ thuật viễn thông trình bày các nội dung: Các mạch chứa phần tử phi tuyến, mạch nhân tương tự, mạch điện tử logarit, mạch tạo dao động. Mời các bạn cùng tham khảo.
Tr ường Đ ại H ọc Công Ngh ệ Thông Tin KHOA MẠNG & TRUYỀN THÔNG BÀI GIẢNG NHẬP MÔN ĐI Ệ N T Ử THÁNG 9/2012 Chương 2: Mạch chức kỹ thuật viễn thông Các mạch chứa phần tử phi tuyến Mạch nhân tương tự Mạch điện tử logarit Mạch tạo dao động 1. Các mạch chứa phần tử phi tuyến Mạch điện tử có chứa các phần tử phi tuyến (có trị số thay đổi theo thời gian) như: nhiệt điện trở thermistor, điện trở phi tuyến varistor, điốt điện tử, điốt bán dẫn Điện trở phi tuyến: Điện dung phi tuyến: Cuộn dây phi tuyến: c tớnh mch phi tuyn ctuynVụnưAmpelngphituyn Không thể áp dụng nguyên lý xếp chồng cho mạch phi tuyến Hệ phương trình đặc trưng cho mạch điện phi tuyến hệ phương trình vi phân phi tuyến, tức hệ có hệ số phụ thuộc vào biến số Mạch điện phi tuyến có khả làm giàu phổ tÝn hiƯu, tạo tần số Các phương pháp giải các bài tốn về mạch phi tuyến Phương pháp đồ thị Phương pháp số Các phương pháp giải ềị m ch phi 1.các bài toán v Phương pháp đồ th : từạ các đ ặc tuyến của các phân t ến ử ta vẽ đặc tuyến chung của mạch sau đó xác định điểm làm việc của mạch theo các điều kiện của bài tốn Mạch ghép các phần tử song song Mạch ghép các phần tử nối tiếp .Nhược điểm: tính chính xác khơng cao, giải bằng Phương pháp số: đưa bài tốn về dạng đại số và giải phương trình đại số a) Phương pháp lặp cơ bản ◦ Cơ sở tốn học: xét phương trình g(x) = 0 (1) ◦ Ta đưa phương trình về dạng x = f(x) (2) sao cho f(x) là hàm có tập xác định là R ◦ Chọn x0 là một nghiệm gần đúng của (1) ◦ Ta có x1 = f(x0); x2 = f(x1); x3 = f(x2),…, xn+1 = f(xn) ◦ Ta lặp đi lặp lại đến khi xn+1 = xn = x (*) thì x là nghiệm của (1) ◦ Chứng minh: dễ dàng thấy rằng khi xảy ra điề7u b) Phương pháp lặp Newton Cơ sở tốn học: xét phương trình g(x) = 0 Chọn nghiệm ban đầu tương đối gần đúng là x0 Ta có: nghiệm gần đúng bậc 1 là: Nghiệm gần đúng bậc n là: Phép lặp càng lớn thì hiệu xn+1 – xn càng nhỏ, do đó biểu thức tổng qt của đạo hàm càng đúng cho Một số bài tốn về mạch phi tuyến: Bài 1: Cho VA > VB, với A1 và A2 là 2 ampe kế lí tưởng lần lượt chỉ IA1 = 30mA và IA2 = 5mA. R1 = 1 kΏ ;R2 = 2 kΏ ; R3 = 3 kΏ; R4 = 4kΏ. X là một phần tử phi tuyến. Tính UAB và cơng xuất trên X ? a/ Nếu X là một varistor có đặc trưng vơn – ampe là i = ku2 . K đo bằng mA/V2 b/ Nếu X là một đèn điện tử đóng – mở. Nếu VD > VB thì đèn cho dòng chạy qua với I5 Hàm logarit: Trường hợp, thay diod bằng transitor, ta được hàm logarit: 32 Mạch tạo dao động Có 2 dạng: + Mạch tạo dao động điều hòa (dao động hình sin) + Mạch tạo xung ( xung vuông, răng cưa,…) Hệ số khuếch đại K=Ura/Uv Hệ số hồi tiếp (dương) β=Uht/Ura * Điều kiện dao động là sử dụng bộ hồi tiếp dương *Điều kiện cân bằng biên độ và dao động là: K. β *Điều kiện cân bằng pha: φ = φκ + φβ = 2π.n φk:góc lệch pha bộ khuếch đại φ β : góc lệch pha bộ hồi tiếp 33 a. Mạch tạo dao động hình sin: Mạch tạo dao động sin ghép biến áp Mạch tạo sin ba điểm: Ba điểm điện dung Colpitts, Clapp; ba điểm điện cảm Hartley Mạch tạo dao động sin dùng RC trong khâu hồi tiếp và mạch cầu Viên (Wiew) b. Mạch tạo xung: Trigơ Schmit. Mạch đa hài dùng tranzito, dùng IC khuếch đại thuật tốn Các mạch đa hài đợi (thực chất là tạo xung vng từ các xung nhọn) + Mạch tạo xung răng cưa dùng RC đơn giản + Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng. + Mạch tạo xung răng cưa có thêm tầng khuếch đại có hồi tiTếầp n số dao động của các mạch tạo xung vng và xung răng cưa được tính theo thời gian phóng và nạp của tụ điện, tức là nó phụ thuộc vào giá trị điện dung của tụ điện và giá trị của điện trở phóng nạp 34 Mạch tạo dao động sin ghép biến áp Mạch tạo dao động sin ghép biến áp có mạch hồi tiếp ghép qua biến áp có điện trở R1, R2 là bộ phân áp R3,C3 là mạch ổn định nhiệt L1, C1 là khung dao động, L2 là cuộn ghép lấy điện áp Uht, C2 tụ thốt, C4 là tụ lấy tín hiệu Tần số dao động: Điều kiện cân bằng pha cần đấu cuộn L1, L2 có cực cùng tên chéo nhau 35 Mạch tạo sin ba điểm điện cảm Tần số dao động: 36 Mạch tạo sin ba điểm điện dung Tần số dao động: 37 Mạch tạo dao động sin dùng RC trong khâu hồi tiếp Mạch cầu Viên (Wiew) Tần số dao động: =1/RC v Điều kiện dao động biên độ: K. β 1 mà β=1/3 nên K=3 v Mặt khác K=1+ R1/R2 =3 nên R1=2R2 v 38 Mạch trigơ Smít (mạch sử xung) Để tạo xung vng từ điện áp hình sin ở đầu vào. Xét mạch gồm IC KĐTT hoạt động ở chế độ so sánh Xét mạch trigơ Smit đảo, tín hiệu điện áp hình sin đưa vào cửa đảo, còn điện áp hồi tiếp dương đưa về cửa thuận Khi điện áp vào vượt qua ngưỡng điện áp đặt trên cửa thuận của IC thì điện áp đầu ra lật sang trạng thái bão hòa ngược lại lúc trước đó. Và cứ ln phiên như thế đầu ra sẽ có dạng điện 39 áp xung vng Mạch đa hài dùng IC khuếch đại thuật tốn Khi UC > U1(+) thì đầu ra đột biến Umax, mạch chuyển sang bão hồ âm. Khi UC