I. TÁCH SểNG ĐIỀU BIấN
1.1.3. Tỏch súng kộp (tỏch súng bội áp)
Tương tự chỉnh lưu hai nửa chu kỳ ta có thể có sự tỏch súng kộp (tỏch súng bội áp).
Trong trường hợp này dòng điện ra có dạng:
(3.13)
Ta có:
Trong biểu thức (14) xuất hiện số hạng hữu ích là thành phần hữu ích có biên độ gấp hai lần tỏch súng thường và không xuất hiện thành phần 2Ω. Vậy mục đích tỏch súng đó đạt được.
Thúy
Hình 4.5: Nguyên lý tỏch súng bội áp
1.1.4. Bộ lọc
Sau khi qua điốt tỏch súng ngoài dao động cao tần có ích Ω còn có nhiều dao động cao tần khác. Vì vậy ta cần một bộ lọc tần thấp để lọc cao tần đi và tỏch õm tần ra. Người ta hay dùng bộ lọc RC mà không sử dụng bộ lọc LC vì hai lí do: Một là ta cần lọc lấy thành phần âm tần (tần số thấp), mà
, do đó ta cần phải dùng cuộn dây có độ tự cảm lớn, tụ điện có điện dung lớn, như vậy ta khó chế tạo và dụng cụ lại cồng kềnh. Hai là nếu dùng mạch cộng hưởng LC, do cộng hưởng của khung LC mà nó cú sự ưu tiên về một khoảng tần số nào đó, mà mục đích của ta lại không cần sự ưu tiên đó.
Thúy
Yêu cầu của bộ lọc là phải khử thành phần cao tần và giữ lại thành phần hữu ích.
Có thể hiểu bộ lọc theo nhiều cách:
• Bộ lọc tạo thành mạch rẽ: Ta phải chọn R và C sao cho dung kháng của tụ điện C đối với thành phần cao tần rất nhỏ so với R ( ) thì thành phần cao tần chỉ đi qua tụ điện mà không đi qua R. Mặt khác dung kháng của tụ C đối với thành phần tần thấp rất lớn so với R , thì thành phần chỉ đi qua R mà không đi qua C. Do đó trên diện trở R ta thu được thành phần hữu ích.
Vậy ta cần chọn RC thỏa mãn điều kiện:
• Cả hai nhánh R và C tương đương với một mạch rẽ có tổng trở Z, có thể tìm theo công thức:
Từ đó ta tính được:
Nếu chọn RC sao cho >> 1 tức là:
thì sẽ rất bé và thành phần cao tần đi qua tải không gây nên độ sụt áp đáng kể, tức là thành phần cao tần bị khử đi.
Thúy
Nếu chọn R và C sao cho << 1, tức là:
Thì và dòng điện hữu ích tần số đi qua sẽ cho sụt áp đáng kể, tức là ta tách được thành phần hữu ích.
• Hiểu theo bản chất vật lý
Thực chất của quá trình lọc là quá trình tích điện và phóng điện của tụ C. Tụ C được tích điện bằng những xung điện, khoảng cách giữa các xung tụ phóng điện qua R (nó khụng phúng qua bộ tỏch súng D vì điện trở ngược của nó lớn). Thực chất của quá trình tích và phóng điện là qui luật biến đổi của điện áp trên tụ C do quan hệ giữa hằng số thời gian τ = RC với các chu kỳ TωTΩ.
Ta xét bản chất của quá trình này:
Quá trình phóng điện trên tụ là quá trình biến đổi điện áp trên tuân theo định luật hàm số mũ:
Ở đây τ = RC là hằng số thời gian (là thời gian phóng điện của tụ). Ta xột cỏc trường hợp
+ Khi τ = τ1 = RC << Tω << TΩ
Khi này mạch phóng điện nhanh đối với cả Ω và ω, tức là ở nửa dương của các chu kỳ tín hiệu liên tiếp được tích vào tụ và phóng nhanh. Nờn trờn tụ luôn có điện áp của tín hiệu vào (có cả cao tần và âm tần) và điện áp trên tụ biến đổi theo đúng các xung dòng điện. Do đó mục đích tỏch súng không thực hiện được.
Thúy
+ Khi τ = τ2 = RC >> TΩ >>Tω
Khi này tụ phóng điện chậm, cả thành phần cao tần và âm tần đều được tích vào tụ, ta có điện ỏp trờn tụ gần như không đổi. Trường hợp này tụ C làm việc như mạch lọc xoay chiều nên cũng không dùng để lọc trong mạch tỏch súng được.
Dạng tín hiệu
+ Khi Tω << τ3 << TΩ
Nếu chọn RC để τ3 = RC lớn hơn Tω nhiều nhưng vẫn nhỏ hơn nhiều so với TΩ. Lúc này tụ không kịp phóng điện đối với thành phần cao tần vì nửa dương của chu kỳ trước tích vào tụ chưa kịp phóng điện thì nửa dương của chu kỳ sau đã lại đến và tích vào tụ liên tiếp. Nghĩa là tụ được tích điện dần và giá trị điện áp trên tụ tăng cùng với biên độ của xung. Còn đối với thành phần âm tần, vì τ3 << TΩ nên nó kịp phóng điện. Kết quả là trên tụ ta thu được điện áp hữu ích Ω.
Dạng tín hiệu
Vậy điều kiện của bộ lọc tỏch súng là:
1/ω << RC << 1/Ω