GIÁO TRÌNH CHẾ TẠO MÁY

PHẦN I LÝ THUYẾT Trang Chương 1: MẠCH LỌC TÍCH CỰC 1.1 Hàm truyền có đáp ứng phẳng tối đa: Còn gọi hàm Butterworth Khi bậc lọc tăng lên, tần số cắt không thay đổi, độ dốc lọc tăng dần đến lý tưởng Khi thiết kế lọc bậc cao: 3, 4, ta dựa vào bảng hàm Butterworth chuẩn hóa 1.2 Mạch lọc tích cực bậc a- Mạch lọc thông thấp bậc nhất: LTT1 R1 + - C1 R3 V2 R2 Bộ khuếch đại khong đảo Hàm truyền: (1) H AV0 C (2) (3) C1 R2 R1 + - Bộ khuếch đại đảo Hàm truyền: (1) (2) (3) b- Mạch lọc thông cao bậc nhấtR2 C1 Trang + - R1 V2 Hàm truyền: (1) H AV0 (2) (3) 1.3 Mạch lọc tích cực bậc hai C1 a- Mạch LTT2 R + - V1 C2 R R R C2 V2 Mạch hồi tiếp âm vòng AV0 = (1) (2) (3) (4) V1 (1) C2 R2 C1 R3 + - R1 V2 Mạch hồi tiếp âm vòng (2) Nếu chọn: (3) Trang (4) (5) (6) C2 R1 R2 C1 + V1 R3 V2 R4 Trường hợp 1: AV0Mạch = LTT2 (R3 dùng = 0).hồi tiếp dương Nếu chọn (1) Thì (2) (3) Trường hợp 2: R1 = R2 = R; C1 = C2 = C;  AV0  (1) (2)  (3) b- Mạch LTC2 R2 V1 C1 C2 R1 + - R3 R4 Trường hợp 1: AV0 =Bộ1LTC vàdùng C1 =hồiCtiếp C = dương (1) (2) Trang V2 (3) Trường hợp 2: C1 = C2 = C; R1 = R2 = R; (1) (2)  (3) c- Mạch LTD2: V1 R1 R3 C1 + - C2 R2 V2 Bộ LTD hồi tiếp âm vòng Xét trường hợp C1 = C2 = C ta có: (1) (2) (3) (4) H Q max D (5) Điều kiện: A0L > 2Q2 R2 C2 R1 + - C1 LTD bậc Trang Hàm truyền: (1) H A -40dB f3 f1 f2 f (2) (3) (4) Trang Chương 2: KHUẾCH ĐẠI CƠNG SUẤT CAO TẦN (KĐCSCT) 2.1 Góc cắt KĐCSCT: iC ib D Imax t Imax Vb C A 0V B Vmin Vmax Vm Vm t0 T Góc cắt tính theo độ: (1) Các thành phần dòng điện tính dựa theo hệ số phân giải xung dòng điện Transistor: Hình 2-1 Dạngra đặccủa tuyến động giản đồ thời gian dòng chế độ C -điệnThành phần trung bình chiều: - Thành phần hài bậc nhất: - Thành phần hài bậc n: 2.2Các mode hoạt động KĐCSCT lớp C dùng Transistor = hFE hfe 0,7070 Dải tần số làm việc 3f fT fthấpTransistor ftrungbìđược fchia cao làm 0,3f f nh f đoạn: - f0  f: tần số thấp, tham số coi không thay đổi; hfe = 0; - 0,3f  f0  f: tần số trung bình, tham số Transistor thay đổi xuất điện trở ký sinh (rbb’), điện dung ký sinh (Cb’e, Cb’c) (3) Trang - f0  f: tần số cao, tham số Transistor thay đổi, xuất rbb’, Cb’e, Cb’c điệm cảm ký sinh Lks (4) Trong giáo trình Điện tử thơng tin chủ yếu nghiên cứu KĐCSCT tần số thấp tần số trung bình xét chế độ áp (Transistor mộ nguồn dòng) 2.3 Bộ KĐCSCT dùng Transistor Bộ KĐCSCT dùng Transistor chế độ áp mắc Emitter chung Cng Rn Cng Lch Lch en + VBB - Rb LC RE Cng CC Cng Các bước thiết kế KĐCSCT chưa kể đến ảnh hưởng mạch ghép đầu vào đầu (Chú ý: bước thiết kế không thiết theo trình tự đưa ra) 1- Xác định phạm vi làm việc Transistor theo (2-2) để vẽ sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ chó I’n rb’e CC = (0,5  R12- V C*b’ C*M Cb’e LC 0,8)VCEmax cho phép |hfe|i’b Rtđ1 C’C 3- Chọne góc cắt:  = 600  900 4- Chọn hệ số lợi dụng điện áp: 1 = 0,85  0,95 = VCm1/VCC 5- Xác định biên độ hài bậc Collector: VCm1 = 1VCC 6- Xác định dòng điện: ; ;;; 7- ; ; ; Trang Nếu kể rb’e ta có: Z’iEC = rb’e//ZiEC Nếu rb’e >> ZiEC ta có Z’iEC  ZiEC Nếu rb’e so sánh với ZiEC ta có: 8- Biên độ điện áp kích thích vào: Vbm1 = I’n|ZiEC| 9- Cơng suất vào nguồn kích thích: 10- Xác định trở kháng nguồn tương đương Để dòng điện đầu vào khơng bị méo thì: 11- Thiên áp Base 12- Điện trở tải tương đương: 13- Công suất nguồn cung cấp: PCC = ICOVCC 14- Công suất hữu ích tải 15- Cơng suất tiêu tán Collector: PC = PCC – PL 16- Hiệu suất mạch: Trong thực tế thường công suất tải biết trước nên ta tính bước  4, 13, 11, 5, Bộ KĐCSCT dùng Transistor chế độ áp mắc Base chung ;; Các bước thiết kế tương tự 16 với i’e In Rn C*b’ e Cb’c |h*f|ie LC Rtđ1 C’C Trang Rtđ1 = 0Q0LC  với Q0 = 50  100 Nếu đầu vào KĐCSCT có mạch cộng hưởng L b, Cb ta xác định tương tự với: ; Rtđ1 = 0Q0LC; với C*b’ tính theo bước 2.4 Bộ nhân tần dùng Transistor Cng Cng Lch Lch Lb Cb + VBB - Rb LC RE Cng CC Cng Mục đích nhân tần: - Nâng cao tần số sóng mang - Mở rộng thang tần số làm việc - Nâng cao số điều chế máy phát FM Lb Rtđ1 b - Nâng i’cao độ ổn định tần số khơng có tượng hồi tiếp ký sinh rb’e Rtđ2 CC C’b qua C*b’ Cb’c tần|hsố hoạtLCđộng đầu vào đầu khác *fe|i’b e  Tần số cộng hưởng đầu vào: với với ;  Tần số cộng hưởng đầu ra: ;  Góc cắt tối ưu nhân tần dùng Transistor ; k: hệ số nhân tần nhân Các bước thiết kế nhân tần: 1- Xác định phạm vi làm việc Transistor theo (2-2) 2- VCC = (0,5  0,8)VCEmax cho phép 3- Chọn góc cắt tối ưu: Trang 10 Chú ý: C1 = C’1 + CCE C2 = C’2 + Cb’e C’1 C’2 mắc bên ngồi, CCE Cb’e tụ điện ký sinh Khi đó: Ở tần số trung bình ta có: Như RK = 6,28K Điều kiện biên độ để mạch tự kích: Suy mạch dao động Dao động điểm điện dung kiểu Clapp Bài 3.3: Mạch dao động tần số trung bình: C C1 CCE L E C2 Cb’e B Bước 1, 2, giống 3.1 Như ta có Ctđ = 253,5pF Trang 45 C0 VK Chọn C0 = 270pF để C0 địng f0 mạch Khi đó: Giống 3.1 khác: Như trên: RK = 6,28K Điều kiện biên để mạch tự kích: Suy mạch dao động 10 Chú ý: C’2 = C2 – Cb’e = 10-8 – 10-9 = 9nF; C’1 = C1 – CCE = 7,095nF Bài 3.4: Mạch dao động tần số cao Mạch thỏa điều kiện pha dao động f0 = 100MHz > 3f = 10,5MHz Vậy mạch hoạt động tần số cao Ta khơng thể tính L kí sinh, phải dùng sơ đồ dao động mắc Base chung f = fT = 350MHz  f0 = 100MHz < 0,3f = 105MHz Suy sơ đồ hoạt động tần số thấp (không cần tính Ckí sinh) Lch +VCC C1 L VK E RE Cb R1 R2 C2 C0 B +VCC Vì sơ đồ làm việc tần số thấp nên hệ số hồi tiếp chọn 3.2 Đây sơ đồ B.C nên chọn n = 0,1 Giống 3.3 ta có Ctđ = 253,5pF; chọn C0 = 270pF ta có:  C1 = 0,1C1 + 0,1C2 = 0,1C1 + 4,14.10-9  0,9C1 = 4,14nF Trang 46  C1 = 4,6nF Hệ số khuếch đại sơ đồ mắc B.C h21b  hfb  1; Như trên: RK = 0LQ0 = 6,28.108.10-6.100 = 62,8K Điều kiện biên độ để mạch dao động tự kích: Suy mạch dao động III Dao động thạch anh: Bài 3.6: Mạch dao động tần số thấp kiểu Colpits Chú ý giả thiết giống 3.2 chưa biết L +VCC Cng Lch Cb C C1 RE Ce C2 B Điều kiện pha: để mạch dao động theo kiểu điểm C Colpits, thạch anh phải tương đương cuộn cảm, nghĩa là: fq > f0 > fp Để đơn giản ta coi f0 nằm fq fp: f/2 fq f/2 f0 fp Mạch Colpits E.C Mặt khác: Suy ra: Trang 47 f0 = 10MHz < 0,3f = 10,5MHz Suy sơ đồ làm việc tần số thấp Điện cảm riêng thạch anh: Trở kháng tương tương thạch anh tần số f0: Ztđ = j0Ltđ nên: Chọn hệ số hồi tiếp: n= 0,01 Suy C1 = 0,01C2 C2 = 100C1 Suy ra: Vậy C2 = 100C1  75,75nF C1  7,75pF Hệ số khuếch đại sơ đồ mắc E.C h21e = hfe = 100; h11e = rb’e = 500 RK = 0LtđQ0 = 6,28.107.9,226.10-7.100 Suy RK = 57,94.100 = 5794 10 11 Điều kiện biên độ để mạch tự kích: Suy mạch dao động Bài 3.5: Mạch làm việc ftrung bình mắc kiểu Clapp C C’1 VK C’2 CS=C0 E B Điều kiện pha: tính trên, lưu ý khơng thạch anh phải tương cuộn cảm, mà thạch anh CS phải tương đương cuộn cảm nghĩa là: q’ < q < 0 < p fq = 9,975MHz fp = 10,025MHz Trang 48 f0 = 10MHz < 3f = 10,5MHz Suy sơ đồ làm việc tần số trung bình phải kể CKS Các bước 3, 4, trên: Lq = 2,55mH; Ltđ = 34H Ctđ = 7,5pF = C1 nối tiếp C2 nối tiếp CS Để CS định tần số cộng hưởng mạch ta chọn CS