hiệu hoàn toàn khác
Hình 2.119 đã mô tả sơ đồ khối của phương pháp này. Đây là dạng máy phát vạn năng hơn, có nhiều ưu điểm và hiện nay được sử dụng khá rộng rãi. Sơ đồ cấu trúc của một máy phát loại này (máy phát hàm) được trình bày trên hình 2.130a.
Hệ kín gồm một mạch tích phân I, (một mạch khuếch đại thuật toán và hai phần tử R1C1), phần tử rơle R (mạch khuếch đại thuật toán gồm 1 khâu hồi tiếp dương R1R2) tạo thành một hệ tự dao động và cho ra hai dạng tín hiệu: tín hiệu tam giác (U1) và tín hiệu xung chữ nhật (U2) (xem thêm ở phần 3.6). Hàm truyền đạt của phần tử
rơle U2 = f1(U1) được mô tả trên hình 2.130b.
Còn hàm truyền đạt của bộ biến đổi “xung tam giác – hình sin” U3 = f2(U1) có dạng như hình 2.130c. Nguyên tắc làm việc của cả hệ thống này có thể giải thích sơ
bộ như sau: Nếu tín hiệu vào có dạng tuyến tính đi xuống (h.130d) cho đến khi đạt tới mức – U1 sẽ làm lật mạch rơle thành + U2 cần chú ý |U2| > |U1|. Từ thời điểm này tại
đầu ra của mạch tích phân tín hiệu có dạng tuyến tính đi lên cho đến khi đạt tới giá trị
U1 làm cho rơle chuyển về trạng thái ban đầu (-U2). Quá trình cứ tiếp tục như vậy và ở đầu ra của rơle có dạng xung chữ nhật độ lớn ±U2 và đầu ra của mạch tích phân có dạng xung tam giác biên độ U1(h.2.130d). Các tín hiệu này cùng tần số và các khoảng cách xung (độ dầy, độ rỗng…).
Nếu đặc tuyến trễ của rơle đối xứng qua trục X và trục Y có nghĩa là ngưỡng lật mạch như nhau ±U1 và mức tín hiệu ra ±U2 cũng là như nhau thì tần số dao động
được tính bằng công thức sau: xuất phát từ phương trình:
I Δt ΔU C I 1 1 C 1 C = » suy ra Dt=C1DUC1/I hay f = 1/ 2Dt do đó:
11 1 1 2 U C 4R α.U f=
Trong đó =R’/Rf, R’ là phần dưới của điện trở Rf (h.2.130a); R1C1: hằng số thời gian của mạch tích phân. Tần số của mạch có thểđiều chỉnh nhờ thay đổi Rf, ởđây ∆t là độ rộng xung.
Hình 2.130: Sơđồ máy phát hàm
Tín hiệu hình sin nhận được nhờ một bộ biến đổi đặc biệt có đăcj tuyến truyền đạt phi tuyến như hình 2.130c. Để nhận được hình sin lý tưởng, khi đầu vào có dạng xung tam giác, đặc tính truyền đạt của phần tử này phải có dạng ¼ chu kỳ hình sin tức là U3 = asinU1. Trong đó a là hằng số.
Dạng của tín hiệu trên được mô tả trên hình 2.130d.
Yêu cầu đối với phần tử rơle trong máy phát hàm có dải tần số rộng (từ dưới 1Hz
đến 10MHz) là có tốc độ truyền mạch rất phải rất nhanh. Để thực hiện nó, có thể dùng mạch so sánh (comparator) (xem thêm 1.3.3). Nhưnng các mạch so sánh hiện nay thường có thời gian chuyển mạch tương đối lớn (0,03 ÷4)μs nên chỉ sử dụng chúng ở
tần số không quá 100kHz. Vì vậy trong trong máy phát hàm phần tử rơle thường
được xây dựng trên cơ sở mạch rời rạc dùng các tranzito cao tần (tranzito xung). (Thời gian chuyển mạch không quá 20–30ns).
Để nhận biết được tín hiệu hình sin từ xung tam giác, bộ biến đổi “xung tam giác– hình sin” cần có hàm truyền đạt U3 = asinU1. Để thực hiện hàm này, có hai phương pháp chính là phương pháp xấp xỉ từng đoạn tuyến tính và phương pháp xấp xỉ từng
Phương pháp xấp xỉ bằng những đoạn tuyến tính là chia khoảng hình sin thành 4n phần nhỏ và thay thế mỗi phần bằng mạôt đoạn thẳng có độ nghiêng khác nhau (h.2.231).
Hình 2.131: Xấp xỉ dạng hình sin
Số n càng lớn thì độ chính xác càng cao và hệ số méo của hình sin nhận được càng nhỏ. Một trong những sơ đồ thực hiện phương pháp này được mô tả trên hình 2.321. Ởđây n = 6. Các điôt D1 ÷D10ở trạng thái ban đầu là khoá bằng các mức điện áp cho trước: |±U1| <…<|±U5| < Uvmởđây Uvm là biên độ xung tam giác ở lối vào. Khi Uv tăng dần thì lần lượt các điôt mở và sau đó khoá (nhóm điôt lẻ làm việc ở nửa dương và nhóm điôt chẵn làm việc ở nửa âm của điện áp tam giác) tạo thành từng
đoạn tín hiệu tuyến tính có độ dốc khác nhau. Độ dốc của từng đoạn này được xác
định bởi điện dẫn tác động lên từng khoảng thời gian tương ứng. Xét trong ¼ chu kì
đầu, khi số thứ tự của từng đoạn càng cao (1,2,…,đến n) thì độ dốc sẽ càng giảm. Nếu gọi điện dẫn ban đầu (khi tất cả các điôt đều khoá) là Yo=1/R’ và độ dẫn của từng mạch có điôt mở là Y1=1/R1 và Y2 = 1/R2 thì độ dốc của từng đoạn bất kì là: tgan = Y0 – (Y1 + Y2 + ……+ Yn) = n 2 1 0 ' R 1 ... R 1 R 1 R 1 - + + + Trong đó an là góc nghiêng của đoạn thứ n.
Phương pháp xấp xỉ hoá bằng những đoạn không tuyến tính là chia hình sin ra làm nhiều đoạn và mỗi đoạn thay bằng các hàm phi tuyến. Thí dụ: đường đặc tuyến Von– ampe của điôt có dạng đa thức bậc hai y = ax2 + bx + c (xấp xỉ từng đoạn bằng hàm bậc hai) thay đặc tuyến Vôn–ampe của điện trở bán dẫn (Varistor) có dạng đa thức:
n i n 0 i ix a y å = =
Xấp xỉ bằng đoạn cong hoặc dùng tranzito trường (FET) mà đặc tuyến Vôn–ampe của điôt có dạng y = asinx trong khoảng 0 ÷/2.
So với phương pháp xấp xỉ từng đoạn tuyến tính, phương pháp xấp xỉ từng đoạn không tuyến tính cho độ chính xác cao hơn. (Hệ số méo hình sin nhỏ hơn nếu cùng số lượng chia đoạn n) nhưng thực hiện phức tạp hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.132: Biến đổi xung tam giác thành hình sin bằng phương pháp xấp xỉ từng đoạn tuyến tính
Ở tần số fmax ≤ 1Mhz, người ta có thể sử dụng FET để biến đổi xung tam giác thành hình sin do đặc tính của loại này nhưđã nói ở trên. Sơđồ bộ biến đổi này được mô tả trên hình 2.133.
Để tín hiệu hình sin không bị méo cần đảm bảo các điều kiện sau: Uv = 1,33Uc
RD = Rs = rDSO
Ởđây : Uv – biên độđiện áp tam giác.
UC –điện áp cắt của tranzito trường T; rDSO – điện trở kênh của JFET khi điện áp trên cực cửa bằng không.
Tuy nhiên các tham số của tranzito trường phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Vì vậy
để đảm bảo cho bộ biến đổi này làm việc tốt cần có các biện pháp ổn định nhiệt độ
Hình 2.133: Bộ biến đổi xung tam giác thành hình sin dùng JFET