bài giảng điện tử tương tự

Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Điện tử tương tự môn học sở, nhằm cung cấp cho người học kiến thức để phân tích, thiết kế mạch điện hệ thống mạch điện tử Tập giảng chia thành chương Trong chương có bốn phần Phần giới thiệu chung nêu vấn đề chủ yếu chương Phần nội dung phân tích chi tiết vấn đề chủ yếu Phần tóm tắt tổng hợp lại yêu cầu quan trọng chương mà người học cần nắm Phần cuối nêu câu hỏi tập Để nghiên cứu tài liệu thuận lợi, người học cần có trước kiến thức mơn học Lý thuyết mạch Cấu kiện điện tử Chương 1: Mạch khuếch đại tranzito Đề cập cách mắc mạch khuếch đại bản, vấn đề hồi tiếp mạch khuếch đại, cách ghép tầng khuếch đại, mạch khuếch đại công suất số mạch khuếch đại khác: khuếch đại Cascade, khuếch đại Darlingtơn, mạch khuếch đại dải rộng, mạch khuếch đại cộng hưởng Chương 2: Bộ khuếch đại thuật toán (BKĐTT) nêu đặc điểm tính chất khuếch đại thuật tốn, biện pháp chống trơi bù điểm khơng khuếch đại thuật toán, ứng dụng nó: mạch khuếch đại, mạch cộng, mạch trừ, mạch vi phân, mạch tích phân, mạch tạo hàm lơga, hàm mũ, mạch nhân tương tự, mạch lọc tích cực Chương 3: Mạch tạo dao động sin: định nghĩa, điều kiện mạch tạo dao động sin Phân tích mạch tạo dao động sin ghép biến áp, dao động sin ghép RC, mạch dao động sin ba điểm Mạch tạo dao động sin ổn định tần số dùng phần tử áp điện thạch anh Mạch tạo sin kiểu xấp xỉ tuyến tính Chương 4: Mạch xung, nêu tham số tín hiệu xung, tranzito BKĐTT làm việc chế độ xung, mạch tạo xung: gồm mạch đa hài tự dao động, đa hài đợi, trigger, dao động nghẹt, mạch hạn chế, mạch tạo điện áp cưa, mạch tạo dao động điều khiển điện áp (VCO) Chương 5: Các mạch biến đổi tần số Điều biên, mạch điều biên, điều chế đơn biên Điều tần điều pha, mạch điều tần điều pha Tách sóng: mạch tách sóng điều biên, điều tần, điều pha Trộn tần, mạch trộn tần Nhân chia tần số dùng vòng giữ pha (PLL) Chương 6: Chuyển đổi A/D, D/A Giải thích q trình biến đổi A/D mạch thực Giải thích q trình biến đổi D/A mạch thực Nêu tóm tắt q trình chuyển đổi A/D, D/A phi tuyến Chương 7: Mạch cung cấp nguồn Phân tích mạch cung cấp nguồn chiều: biến áp, chỉnh lưu, lọc ổn áp Phương pháp bảo vệ q dịng, q áp nguồn Cuối chương trình bày nguồn chuyển mạch: sơ đồ khối, chức khối nguyên lý hoạt động nguồn Cuối phần hướng dẫn trả lời câu hỏi giải tập để giúp người học tự kiểm tra kiến thức Mặc dù có nhiều cố gắng, thời gian ngắn, trình độ cịn có hạn nên tập giảng cịn thiếu sót, mong bạn đọc góp ý kiến để sửa chữa, bổ sung thêm, xin cảm ơn! Tác giả Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito CHƯƠNG 1: MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRANZITO GIỚI THIỆU CHUNG Chương cung cấp cho người học kiến thức mạch khuếch đại, bao gồm vấn đề sau: - Định nghĩa mạch khuếch đại, tiêu tham số khuếch đại: Hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện, hệ số khuếch đại công suất, trở kháng vào, trở kháng ra, méo tần số, méo phi tuyến, hiệu suất - Nguyên tắc chung phân cực cho tranzito chế độ khuếch đại Với tranzito lưỡng cực thuận PNP cần cung cấp điện áp chiều U BE < 0, UCE < Với tranzito ngược NPN cần cung cấp điện áp chiều UBE > 0, UCE > Mạch điện cung cấp nguồn chiều phân cực cho tranzito có: bốn phương pháp: phương pháp định dịng cho cực gốc, phương pháp định áp cho cực gốc, phương pháp cung cấp ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm điện áp chiều, phương pháp cung cấp ổn định điểm làm việc dùng hồi tiếp âm dịng điện - Vấn đề hồi tiếp, hồi tíêp tầng khuếch đại: hồi tiếp dương, hồi tiếp âm, hồi tiếp dòng điện, hồi tiếp điện áp, hồi tiếp mắc song song, hồi tiếp mắc nối tiếp ảnh hưởng hồi tiếp đến tiêu kĩ thuật mạch - Các sơ đồ khuếch đại dùng tranzito lưỡng cực: tầng khuếch đại phát chung, tầng khuếch đại góp chung tầng khuếch đại gốc chung - Các sơ đồ khuếch đại dùng tranzito trường xét hai loại: tầng khuếch đại cực nguồn chung, tầng khuếch đại cực máng chung - Tầng khuếch đại đảo pha có: mạch khuếch đại đảo pha chia tải, mạch khuếch đại đảo pha ghép biến áp - Phương pháp ghép tầng khuếch đại: phương pháp ghép tầng tụ điện, ghép tầng biến áp, ghép tầng trực tiếp - Một số mạch khuếch đại khác: mạch khuếch đại Darlingtơn, mạch khuếch đại Cascốt, mạch khuếch đại giải rộng, mạch khuếch đại cộng hưởng - Mạch khuếch đại công suất: đặc điểm mạch khuếch đại công suất, chế độ làm việc tầng khuếch đại A, B, AB, C Yêu cầu tầng khuếch đại công suất cho công suất lớn, méo nhỏ hiệu suất cao Mạch khuếch đại công suất đơn làm việc chế độ A để giảm méo có hiệu suất thấp Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng hai tranzito thường cho làm việc chế độ AB (gần B) để có cơng suất lớn, méo nhỏ mà hiệu suất cao Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng tranzito loại có mạch ghép biến áp, mạch không dùng biến áp Các mạch khuếch đại cần có mạch khuếch đại đẩy pha phía trước Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo dùng tranzito khác loại có ưu điểm khơng cần tầng khuếch đại đảo pha Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Kết thúc chương yêu cầu người học nắm mạch khuếch đại nêu Hiểu tác dụng linh kiện mạch Chế độ cấp điện chiều nguyên lý làm việc mạch Tính tốn số tiêu kỹ thuật chủ yếu theo điều kiện cho trước Khi phân tích tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, ta dùng phương pháp mạch điện tương đương xoay chiều, tần số trung bình Phần mạch khuếch đại cơng suất, tín hiệu vào lớn nên dùng phương pháp đồ thị có độ xác cao NỘI DUNG 1.1 ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1.1 Định nghĩa mạch khuếch đại Một số ứng dụng quan trọng tranzito sử dụng mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện tín hiệu mà thường gọi mạch khuếch đại.Thực chất khuếch đại trình biến đổi lượng có điều khiển, lượng chiều nguồn cung cấp, không chứa thông tin, biến đổi thành lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thơng tin, làm cho tín hiệu lớn lên nhiều lần không méo Phần tử điều khiển tranzito Sơ đồ tổng quát mạch khuếch đại hình 1-1, En nguồn tín hiệu vào, Rn điện trở nguồn tín hiệu, Rt tải nơi nhận tín hiệu Iv Uv Rn t En Uv Ir Mạch khuyếch đại Ur Ur Rt t ~ Nguồn cung cấp (EC) Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát mạch khuếch đại Hình 1-2 đưa cấu trúc nguyên lý để xây dựng tầng khuếch đại Phần tử phần tử điều khiển tranzito có điện trở thay đổi theo điều khiển điện áp hay dòng điện đặt tới cực điều khiển (cực gốc) nó, qua điều khiển quy luật biến đổi dịng điện mạch bao gồm tranzito điện trở R C Tại lối cực góp cực phát, người ta nhận điện áp biến thiên quy luật với tín hiệu vào độ lớn tăng lên nhiều lần Để đơn giản, giả thiết điện áp đặt vào cực gốc có dạng hình sin Từ sơ đồ hình 1-2 ta thấy dịng điện điện áp xoay chiều mạch (tỷ lệ với dòng điện điện áp tín hiệu vào) cần phải coi tổng thành phần xoay chiều dòng điện điện áp thành phần chiều I0 U0 Phải đảm bảo cho biên độ thành phần xoay chiều   không vượt thành phần chiều, nghĩa I  I U U Nếu điều kiện khơng Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito thoả mãn dịng điện, điện áp mạch khoảng thời gian định không làm méo dạng tín hiệu Như để đảm bảo cơng tác cho tầng khuếch đại (khi tín hiệu vào xoay chiều) mạch phải tạo nên thành phần dòng chiều I điện áp chiều U0 Chính vậy, mạch vào tầng, ngồi nguồn tín hiệu cần khuếch đại, người ta phải đặt thêm điện áp chiều UV0 (hay dòng điện chiều IV0) Các thành phần dòng điện điện áp chiều xác định chế độ làm việc tĩnh tầng khuếch đại Tham số chế độ tĩnh theo mạch vào (I V0, UV0) theo mạch (I0, U0) đặc trưng cho trạng thái ban đầu sơ đồ chưa có tín hiệu vào +E C Uv i t Ur ˆ I t I0 C B Uv RC i PĐK R U r E t ura ˆ U t U0 a Hình 1-2: b a Nguyên lý xây dựng tầng khuếch đại t b Biểu đồ thời gian 1.1.2 Các tiêu tham số tầng khuếch đại Để đánh giá chất lượng tầng khuếch đại người ta đưa tiêu tham số sau: 1.1.2.1 Hệ số khuếch đại K= Đại lượng đầu Đại lượng tương ứng đầu vào (1-1) Nói chung tầng khuếch đại có chứa phần tử điện kháng nên K số phức K = K exp(j.k) Phần mô đun |K| thể quan hệ cường độ (biên độ) đại lượng đầu đầu vào, phần góc k thể độ dịch pha chúng Nhìn chung độ lớn |K| k phụ thuộc vào tần số  tín hiệu vào Nếu biểu diễn |K| = f1() ta nhận đường cong gọi đặc tuyến biên độ - tần số tầng khuếch đại Đường biểu diễn k=f2() gọi đặc tuyến pha - tần số Thường người ta tính |K| theo đơn vị logarit, gọi đơn vị đề xi ben (dB) Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito K (dB) 20 lg K (1-2) Khi ghép liên tiếp n tầng khuếch đại với hệ số khuếch đại tương ứng K 1, K2, Kn hệ số khuếch đại chung khuếch đại xác định theo: K = K1.K2 Kn hay K(dB) = K1(dB) + K2(dB) + + Kn(dB) (1-3) Đặc tuyến biên độ tầng khuếch đại đường biểu diễn quan hệ U ra=f3(Uv) lấy tần số cố định giải tần tín hiệu vào Dạng điển hình K =f1() Ura=f3(Uv) khuếch đại điện áp tần số thấp cho hình 1-3 Ura |K| (V) K0 K0 (a) 102 f 104 2.104 Uvào (b) (Hz) (mV) Hình 1-3: a Đặc tuyến biên độ - tần số b Đặc tuyến biên độ (f = 1kHz) khuếch đại tần số thấp 1.1.2.2 Trở kháng li vo v li Tr khỏng vào, trở kháng tầng khuếch đại định nghĩa (theo hình 1-1a) ZV  UV ; IV Zr  Ur Ir (1-4) Nói chung chúng đại lượng phức: Z = R+jX 1.1.2.3 Méo tần số Méo tần số méo độ khuếch đại mạch khuếch đại bị giảm vùng hai đầu giải tần vùng tần số thấp có méo thấp M t, vùng tần số cao có méo tần số cao M C Chúng xác định theo biểu thức: Mt  K0 ; Kt MC  K0 KC (1-5) Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Trong đó: K0 hệ số khuếch đại vùng tần số trung bình KC hệ số khuếch đại vùng tần số cao Kt hệ số khuếch đại vùng tần số thấp Méo tần số tính theo đơn vị đề xi ben 1.1.2.4 Méo không đường thẳng (méo phi tuyến) Méo khơng đường thẳng tính chất phi tuyến phần tử tranzito gây thể tín hiệu đầu xuất thành phần tần số (khơng có đầu vào) Khi u vào có thành phần tần số  ura nói chung có thành phần n (với n = 0,1,2 ) với biên độ tương ứng Ûn Lúc hệ số méo khơng đường thẳng tầng khuếch đại gây đánh giá là:    ( U  U   U n )1 /  %  (1-6) U1 1.1.2.5 Hiệu suất tầng khuếch đại Hiệu suất tầng khuếch đại đại lượng tính tỷ số cơng suất tín hiệu xoay chiều đưa tải Pr với công suất chiều nguồn cung cấp P0  Pr P0 Trên nêu số tiêu quan trọng tầng (hay khuếch đại gồm nhiều tầng) Căn vào tiêu người ta phân loại khuếch đại với tên gọi với đặc điểm khác Ví dụ theo hệ số khuếch đại K có khuếch đại điện áp Lúc yêu cầu có KUmax, Zvào >> Znguồn Zra Ztải hay khuếch đại công suất cần KPmax, Zvào  Znguồn, Zra Ztải Cũng phân loại theo dạng đặc tuyến tần số K = f1(), từ có khuếch đại chiều, khuếch đại tần số thấp, khuếch đại tần số cao, khuếch đại chọn lọc tần số v.v 1.2 PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 1.2.1 Nguyên tắc chung phân cực tranzito Muốn tranzito làm việc phần tử tích cực tham số phải thoả mãn điều kiện thích hợp Những tham số tranzito phần cấu kiện điện tử nghiên cứu, chúng phụ thuộc nhiều vào điện áp phân cực chuyển tiếp góp, phát Nói cách khác giá trị tham số phụ thuộc vào điểm làm việc tranzito Một cách tổng quát, dù tranzito mắc theo kiểu nào, muốn làm việc chế độ khuếch đại cần có điều kiện sau: chuyển tiếp gốc-phát phân cực thuận, chuyển tiếp gốc - góp ln phân cực ngược Đối với tranzito n-p-n điều kiện phân cực để làm việc chế độ khuếch đại là: UBE = UB - UE > UCE = UC - UE > (1-7) Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito UE < UB < UC Trong UE, UB, UC điện cực phát, gốc, góp tranzito hình 1-3 Với tranzito p-n-p điều kiện phân cực có dấu ngược lại Hình 1-4 biểu diễn điện áp dịng điện phân cực tranzito chế độ khuếch đại IC IB UC UB UCE >0 UC UB UE IE UBE>0 IC IB UE IE UBE IB0, biểu thức gần đúng: U BE  E C  I p R1 (1-10) Ta thấy UBE0 không phụ thuộc vào tham số tranzito nhiệt độ nên ổn định Rõ ràng dòng IP lớn UBE0 ổn định, R1, R2 phải có giá trị nhỏ Thường chọn IP =(0,33).IBmax (1-11) Trong IBmax dịng xoay chiều mạch cực gốc với mức tín hiệu vào lớn Lúc thiên áp UBE0 không phụ thuộc trị số dịng cực gốc I B0, dùng cho mạch khuếch đại tín hiệu lớn (chế độ B) Tuy nhiên trị số R 1, R2 nhỏ công suất tiêu thụ nguồn tăng Để nâng cao độ ổn định điểm làm việc người ta hay dùng mạch cung cấp điện áp phân cực sau Hình 1-6 sơ đồ cung cấp ổn định điểm làm việc hồi tiếp âm điện áp chiều RB IB Cp1 UBE0 +EC RC R1 RC Cp1 Cp2 UCE0 +EC Cp2 UBE UR2 Hình 1-6: Mạch cung cấp ổn định điểm làm việc hồi tiếp âm điện áp chiều R2 U E RE CE Hình 1-7: Sơ đồ cung cấp ổn định điểm làm việc nhờ hồi tiếp âm dòng điện chiều Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito Sơ đồ hình 1-6 khác sơ đồ hình 1-5a chỗ điện trở R B nối lên cực góp R B vừa làm nhiệm vụ đưa điện áp vào cực gốc phương pháp ổn định dòng cực gốc, vừa dẫn điện áp hồi tiếp mạch vào Nguyên lý ổn định sau: Nếu có nguyên nhân ổn định làm cho dịng chiều I C0 cực góp tăng lên điện UCE0 giảm làm UBE giảm, kéo theo dòng IB0 giảm làm cho IC0 giảm (vì IC0=  I B ), nghĩa dịng IC0 ban đầu giữ ngun Hình 1-7 sơ đồ cung cấp ổn định điểm làm việc nhờ hồi tiếp âm dòng điện chiều Trong sơ đồ RE làm nhiệm vụ hồi tiếp âm dòng điện chiều Nguyên tắc ổn định sau: IC0 tăng nhiệt độ tăng hay độ tạp tán tham số tranzito điện áp hạ R E (UE0=IE0.RE) tăng Vì điện áp UR2 lấy điện trở R2 không đổi nên điện áp UBE0 = UR2 UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, IC0 khơng tăng lên được, tức IC0 giữ ổn định Nếu nhiệt độ giảm làm IC0 giảm nhờ mạch hồi tiếp âm dịng điện chiều, UBE0 lại tăng, làm cho IB0 tăng, IC0 tăng giữ cho IC0 ổn định 1.3 HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI Hồi tiếp việc thực truyền tín hiệu từ đầu đầu vào khuếch đại Thực hồi tiếp khuếch đại cải thiện hầu hết tiêu chất lượng làm cho khuếch đại có số tính chất đặc biệt Dưới ta phân tích quy luật chung thực hồi tiếp khuếch đại Điều đặc biệt cần thiết thiết kế khuếch đại IC tuyến tính Hình 1-8 sơ đồ cấu trúc khuếch đại có hồi tiếp Đầu vào Đầu K  Hình 1-8: Sơ đồ khối khuếch đại có hồi tiếp Mạch hồi tiếp có hệ số truyền đạt , rõ quan hệ tham số (điện áp, dòng điện) tín hiệu mạch với tham số (điện áp, dòng điện) mạch khuếch đại Hệ số khuếch đại K hệ số truyền đạt mạch hồi tiếp  nói chung số phức K = K.exp(jK)  = .exp(j) Nghĩa phải ý đến khả dịch pha miền tần số thấp tần số cao tồn phần tử điện kháng mạch khuếch đại mạch hồi tiếp Nếu khuếch đại làm việc tần số trung bình, cịn mạch hồi tiếp - khơng có thành phần điện kháng hệ số K  10 Chương 1: Mạch khuếch đại Tranzito số thực Nếu điện áp hồi tiếp tỷ lệ với điện áp khuếch đại ta có hồi tiếp điện áp, tỷ lệ với dòng điện ta có hồi tiếp dịng điện Có thể hồi tiếp hỗn hợp dòng điện điện áp Iv Ir Rn Iv Ir Rn It It  En ~ uv uy K ur Rt  En ~ uy uv uht uht  ur K  b Rt It a Hình 1-9: Một số mạch hồi tiếp thơng dụng: a Hồi tiếp nối tiếp điện áp b Hồi tiếp dòng điện Rn c  Ir  En ~ c Hồi tiếp song song điện áp Iht Iv K ur Rt Xét đầu vào, điện áp đưa hồi tiếp nối tiếp với nguồn tín hiệu vào ta có hồi tiếp nối tiếp Khi điện áp hồi tiếp đặt tới đầu vào khuếch đại song song với điện áp nguồn tín hiệu có hồi tiếp song song Hai đặc điểm xác định loại mạch hồi tiếp cụ thể: hồi tiếp điện áp nối tiếp song song, hồi tiếp dòng điện nối tiếp song song, hồi tiếp hỗn hợp nối tiếp song song Hình 1-9 minh hoạ số thí dụ mạch hồi tiếp phổ biến khuếch đại Nếu hồi tiếp nối tiếp ảnh hưởng đến trị số điện áp vào thân khuếch đại u y, hồi tiếp song song ảnh hưởng đến trị số dòng điện vào khuếch đại Tác dụng hồi tiếp làm tăng, K +  = 2n, giảm  +  = (2n +1). (n số nguyên dương) tín hiệu tổng hợp đầu vào khuếch đại gọi hồi tiếp dương tương ứng gọi hồi tiếp âm Hồi tiếp âm cho phép cải thiện số tiêu khuếch đại, dùng rộng rãi Để đánh giá ảnh hưởng hồi tiếp đến tiêu khuếch đại ta xét thí dụ hồi tiếp điện áp nối tiếp hình 1-9a Hệ số khuếch đại có hồi tiếp: K ht  Ur UV U Y U V  U ht (1-12) 11 Hướng dẫn trả lời 3.5 Dựa sở pha, đảm bảo cho mạch tạo dao động có hồi tiếp dương để xác định phần tử LC khung dao động mạch tạo dao động điểm 3.6 Vẽ mạch hình 3-5b, nêu tác dụng linh kiện mạch Viết biểu thức tần số dao động 3.7 Vẽ mạch hình 3-5a, nêu tác dụng linh kiện mạch.Viết biểu thứ tần số dao động 3.8 Vẽ mạch hình 3-6, giới thiệu khối khuếch đại, khối hồi tiếp Viết biểu thức tần số dao động, giá trị , K mạch 3.9 Vẽ mạch hình 3-7, giới thiệu khối khuếch đại, khối hồi tiếp Viết biểu thức tần số dao động, giá trị , K mạch 3.10 Nguyên tắc tạo tín hiệu sin từ tín hiệu tam giác dùng điện trở hai dãy điốt để giảm hệ số phân áp mạch tín hiệu vào lớn (theo khoảng thời gian) làm tín hiệu vào BKĐTT có dạng sin gãy khúc, qua khuếch đại cho tín hiệu hình sin Độ xác cao số điốt dãy nhiều 3.11 Trong mạch tạo dao động sin tần số cần có độ ổn định cao ta dùng phần tử thạch anh Khi mạch làm việc tần số thạch anh định tần số dao động mạch Vì thạch anh có tần số ổn định 3.12 Vì tần số fq trở kháng thạch anh Z q = 0, tín hiệu hồi tiếp đưa khuếch đại lớn Ur lớn Mạch dao động tần số Ở tần số khác Z q  0, điện áp đưa vào khuếch đại bị suy giảm nên Ur bị triệt tiêu 3.13 Vì thạch anh mang tính cảm (L) mạch thoả mãn điều kiện dao động pha tức có hồi tiếp dương 3.14 Trong mạch dao động phải có mạch khuếch đại để lấy lượng nguồn cung cấp bù vào tổn hao cho mạch gây Tuy nhiên mạch khuếch đại phải đấu nối cho kết hợp với mạch hồi tiếp có K +  = n2 K = để mạch trì dao động 3.15 a, Đây mạch dao động sin có khung dao động LC đặt cửa thuận BKĐTT Khi có nguồn ni khung LC phát sinh dao động sin, mạch khuếch đại tín hiệu hồi tiếp qua R3, khung LC Mạch có K = 0; hệ số hồi tiếp  = Rtđ/(Rtđ + R3) Rtđ điện trở tương đương khung cộng hưởng; hệ số khuếch đại K = (R 2+R1)/R1 Mạch dao động tần số cộng hưởng lúc R tđ lớn nên  lớn b, Điều kiện để mạch dao động cho điện áp là: K. = (R2 + R1)/R1.Rtđ/(Rtđ + R3) = Hay Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1) c, Từ điều kiện Rtđ/(Rtđ + R3) = R1/(R2 + R1), thay giá trị cho điện trở, suy R tđ = 1K 213 Hướng dẫn trả lời Biết Rtđ = L  100 KHz Q  1K  f CH  2 L.C C Rtd 103  2 Q.L   102 fCH 10 L 102 102   104 �16 H 2 Q 2 100 2 Ta lại có: Q Q 10 106 fCH Rtd   10 � C     0,159.10 6 F �0,16  F 2 C 10 2 2 10 2 3.16 a, Tín hiệu sóng hình sin theo thời gian b, Ở mạch điện trở R mắc nối tiếp với tụ C làm điện trở mắt lọc thứ ba, vừa làm điện trở mạch hồi tiếp âm cửa đảo BKĐTT điểm đất ảo nên R = R Mục đích để mạch đơn giản, gọn c, Vì đầu vào “-“ điểm đất ảo nên R1 = R = 1K Vì  = R ht nên K = = 29 từ suy Rht = 29.R1 = 29K R1 29 Ta có:  = 2..f = Nên: C = 6.R.C = 6.2. f R = 64,7945.10-9F  65nF 6.2. 103.103 3.17 a, Tín hiệu sóng hình sin theo thời gian b, Ta có fdd = 1/2RC Thay số vào ta fdd = 530,5Hz c, Mạch có hệ số hồi tiếp  = 1/3 nên hệ số khuếch đại K phải Ta có K = + Rht/R1  Rht = 2R1 = 20K 3.18 a, Mạch cần Rht = 2R1 = 44K b, Ta có f = 1/2RC Tại f = 100Hz có Rmax = 1/2Cfmin Thay số vào tìm Rmax = 159,15K Tại fmax = 1KHz có Rmin = 1/2Cfmin Thay số vào tìm Rmax = 15,915K Khoảng biến đổi điện trở R từ 15,915K đến 159,15K (chú ý điện trở R đồng với nhau) Trả lời câu hỏi trắc nghiệm: 214 Hướng dẫn trả lời 3-19a, 3-20a, 3-21c, 3-22c, 3-23b, 3-24a, 3-25b, 3-26b CHƯƠNG 4: MẠCH XUNG 4.1 Vẽ hình 4-1, 4-2 Tín hiệu xung tín hiệu rời rạc theo thời gian, gọi tên theo hình dạng xung vng, xung tam giác Tham số xung có biên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn xung, chu kỳ, tần số xung, hệ số lấp đầy 4.2 Tranzito mạch xung mắc cực phát chung, làm nhiệm vụ khố điện tử Vẽ hình 4-3 Khi Uv  khố mở (tranzito tắt) dịng IC = nên Uc = Ec Khi Uv > với điều kiện cho IB  IBbh = Ec/Rc khố đóng (tranzito thơng bão hồ) I c = Ic max = Ec/Rc, lúc Uc = Như điện áp đầu vào thay đổi thoả mãn điều kiện khố tranzito làm việc thay đổi hai trạng thái 4.3 BKĐTT mạch xung làm việc chế độ so sánh Do có hệ số khuếch đại lớn, lý tưởng K0 =  nên điện áp đầu hai trạng thái bão hoà dương (U r = +Ur max) hay bão hoà âm (Ur = - Ur min), hiệu điện áp hai cửa vào khác không Vẽ hình 4-4 4.4 Mạch Trigơ mạch có hai trạng thái ổn định Khi có điện áp tác dụng đầu vào mạch chuyển trạng thái lần Vẽ mạch Trigơ Smít hình 4-5 Ta thấy điện áp vào lớn U1(+) đầu lật trạng thái - Ur max giữ nguyên giá trị đến Uv < U1(-) đầu lật trạng thái +Ur max Cứ vậy, đầu nhận dạng xung vng có tần số tần số tín hiệu vào 4.5 Mạch đa hài đợi có trạng thái ổn định trạng thái khơng ổn định Có xung tác dụng mạch lật sang trạng thái không ổn định thời gian tự lật trạng thái ổn định ban đầu Một xung vào cho xung Mạch đa hài đợi BKĐTT hình 4-6a dạng xung cực 4-6b 4.6 Mạch đa hài tự dao động mạch có hai trạng thái khơng ổn định Khi có nguồn ni mạch tự làm việc thay đổi trạng thái cho nhau, cho đầu dãy xung vng có tần số xung phụ thuộc thông số mạch.Mạch đa hài tự dao động dùng BKĐTT hình 4-9a, dạng xung cực hình 4-9b Khi R1 = R2 độ rộng xung tx = 1,1RC chu kỳ T = 2,2RC, tần số f = 1/T = 1/2,2RC 4.7 Mạch hạn chế mạch mà tín hiệu U r ln tỷ lệ với tín hiệu vào U v Uv chưa vượt giá trị ngưỡng cho trước, U v vượt mức ngưỡng tín hiệu U r ln giữ giá trị không đổi Ứng dụng để tạo xung, sửa xung, chống nhiễu, chọn xung… 4.8 Vẽ mạch hình 4-14b Khi đưa tín hiệu hình sin vào: U v  E2 làm cho D1 thông, D2 tắt Ur = E2; Uv  E1 làm cho D1 tắt, D2 thơng (vì E2 > E1) Ur = E2 – (E2-E1)R2/(R1+R2) = E1 (khi R2 >>R); E1 0, Ur = -10V Uv < b, Ur dãy xung vng có biên độ 10V Uv  Ur = -10V Uv > 4.14 a, Ur dãy xung vng có biên độ 10V, Uv  3V (mạch có Uch = 5.3/(2+3) = 3V) Ur = -10V Uv < 3V b, Ur dãy xung vng có biên độ 10V Uv < 3V, Ur = -10V Uv  3V 4.15 a, Ur dãy xung vuông biến đổi xung quanh trục thời gian có biên độ 10V b, Uht = Ur.R1/(R1+R2) = 5V bão hoà dương - 5V bão hoà âm c, Chu kỳ dao động T = 2,2RC = 2,2.10 13.0,2.10-6 = 5,28.10-3s Tần số dao động f = 1/T = 103/5,28 189 Hz 4.16 Chọn R1 = R2 = 45K Chọn R = 5K, tính giá trị C Ta có f = 1/2.2RC nên C = 1/2,2Rf C = 1/2,2.5.103.103 = 10-6/11 = 0,09F Với mạch có R = 5K, C = 0,09F có tần số dao động xung 1KHz 4.17 Chọn R1 = R2 = 45K, chọn C =300F Chọn R biến đổi (R biến trở) để thay đổi tần số cho thuận tiện Khi biến trở R biến đổi khoảng R đến Rmax Rmin = 1/2,2C.fmax = 1/2,2.300.10-9.5.103 = 303 Rmax = 1/2,2C.fmin = 1/2,2.300.10-9.500 = 303 4.18 Khi Uv  E2 = 10V, D1 thông, D2 tắt nên Ur = 10V Khi Uv  E1 = 2V, D1 tắt, D2 thông, Ur = E2 – (E2-E1)R2/(R1+R2) = 10 – 7,2 = 2,8v Khi 2V < Uv < 10V, D1D2 thông, Ur = Uv Như đầu dãy xung hình thang nằm phía trục thời gian với mức hạn chế 10V, mức hạn chế 10V, mức hạn chế 2,8V Trả lời câu hỏi trắc nghiệm: 4-19b, 4-20a, 4-21a, 4-22a, 4-23a, 4-24b 216 Hướng dẫn trả lời CHƯƠNG 5:CÁC MẠCH BIẾN ĐỔI TẦN SỐ 5.1 Điều chế ghi tin tức vào sóng cao tần làm biến đổi thơng số biên độ, tần số hay góc pha sóng cao tần theo tin tức Thông qua điều chế phổ tin tức miền tần số thấp chuyển lên vùng tần số cao để xạ, truyền xa ^ ^ 5.2 Khi us  U s coss t ; ut  U t cost t có t  s ^ udb  U (1  mcoss )cost t t ^ ^ udt  U cos(t t  t ^ K dtU s s sin  t ) s ^ udp  U cos(t t  K dpU S coss t ) t ^ Trong m  Us ^ Ut hệ số điều biên Kdt , Kdp hệ số tỷ lệ điều tần điều pha 5.3 Về hai mạch tương tự Mạch điều biên vịng có bốn điốt Mạch điều biên cân có hai điốt Ở mạch điều biên cân tín hiệu sau điều chế thành phần tần số mong muốn t  s, cịn có thành phần tần số thấp tần phần cao gây nhiễu Còn mạch điều chế vòng thành phần tần số không mong muốn triệt tiêu, lại hai biên tần cần thiết Để đạt điều yêu cầu mạch phải thật đối xứng, linh kiện hồn tồn 5.4 Trong thơng tin, truyền tín hiệu đơn biên có ưu điểm sau: giảm độ rộng giải tần nửa, công suất xạ yêu cầu thấp cự ly thông tin tạp âm đầu thu giảm giải tần tín hiệu hẹp Tuy nhiên mạch điều chế tín hiệu đơn biên phức tạp 5.5 Vẽ sơ đồ khối hình 5-4 sơ đồ phổ tín hiệu hình 5-5 Ta thực điều chế hai cấp để việc lọc bỏ biên tần sau điều biên thuận lợi Nếu điều chế lần với tần số sóng mang ft lớn, việc lọc bỏ biên tần khó khăn biên tần sát 5.6 Vẽ hình 5-6 Đây mạch dao động sin ghép biến áp mà khung dao động có điốt biến dung Tín hiệu điều chế Us đưa qua biến áp (tần số thấp) đặt vào điốt Khi U s = mạch dao động tự làm việc cho dao động cao tần với tần số không đổi f t Khi có Us, điện dung Cd điốt thay đổi theo Us nên tần số dao động mạch thay đổi theo U s Như khung dao động nhận tín hiệu điều tần Sự thay đổi C d theo Us biểu diễn hình 5-7 5.7 Xem hình 5-1 tài liệu tham khảo Tranzito điện kháng tranzito kết hợp với hai phần tử RC RL, có điều kiện kết nối thành mạng hai cực Khi làm việc tương đương điện kháng (điện cảm tương đương Ltđ hay tụ điện tương đương Ctđ) Nếu có điện áp tín hiệu Us đặt vào cực gốc điều khiển Ltđ hay Ctđ biến đổi theo Us 217 Hướng dẫn trả lời 5.8 Mạch điều tần dùng tranzito điện kháng có tranzito điện kháng mắc vào khung dao động mạch dao động sin (hình 5-8) tài liệu tham khảo Khi có U s đầu vào Ltđ T1, C, R thay đổi theo Us Ltđ mắc vào khung dao động sin chứa tranzito T nêu khung dao động nhận tín hiệu điều tần 5.9 Đổi chiều điốt biến dung mạch hình 5-6 khơng điốt ln thơng, khung dao động bị nối tắt, mạch dao động không làm việc 5.10 Mạch tách sóng mạch tách lấy tin tức U s, lọc bỏ sóng mang cao tần U t Yêu cầu mạch tách sóng tín hiệu lấy trung thực, không méo, lọc bỏ hết tạp âm sóng cao tần Để đạt u cầu tín hiệu vào tách sóng phải có biên độ đủ lớn 5.11 Vẽ mạch hình 5-10 Khi có tín hiệu điều biên lối vào điốt thông nửa chu ỳ dương dao động cao tần Đầu nhận hình bao dao động nhờ nạp phóng tụ Khi tín hiệu vào đủ lớn, RC chọn phù hợp ta mạch tách sóng đỉnh, đường bao U s cần lấy Để cho tín hiệu tốt cần: 1/t