Đầu vào của khuếch đại xung KĐX là transistor nên ta có thể ghép xung đơn thành xung kép bằng điốt để tiết kiệm năng lượng điều khiển do các transistor của khâu khuếch đại xung chỉ phải dẫn dòng trong thời gian rất ngắn, hơn nữa tải của mạch lực là tải trở cảm nên cũng không có gì đáng ngại. Kiểu này thích hợp với nhiều loại TDX khác nhau, kể cả mạch tạo xung kim nên được sử dụng khá nhiều trong thực tế.
Việc tạo xung kép rất đơn giản, xung chính theo góc điều khiển α sử dụng mạch vi phân R8C2, xung thứ hai lấy từ kênh tiếp sau theo nguyên tắc đấu vòng tròn kín bằng cách ghép nhờ các điốt Đ2, Đ3.
a) Tạo xung đơn bằng mạch vi phân RC
Nguyên lý hoạt động
Đây là mạch đơn giản, chỉ gồm một tụ điện và một điện trở mắc như hình 4.6: C R Rb T D
Hình 4.6. Tạo xung đơn bằng mạch vi phân RC
Khi điện áp đưa từ khâu so sánh Uss ở mức thấp – Ubh thì tụ C được nạp bằng nguông âm theo đường 0 → R → C → OAss → (-E) → 0 đến trị số bằng Ubh. Khi Uss chuyển lên mức cao + Ubh ở thời
điểm ban đầu trên điện trở R xuất hiện một xung điện áp có giá trị bằng tổng điện áp có sẵn trên tụ ( đang bằng Ubh) do chúng mắc nối tiếp nhau nên sẽ là +2 Ubh. Sau đó tụ C bắt đầu quá trình nạp đảo để đến cuối cùng lại đến trị số Ubh nhưng ngược dấu ban đầu.
Quyluật biến thiên điện áp trên tụ :
uc(t) = Ubh(), với = RC
Điện áp nhận của mạch vi phân chính là điện áp trên điện trở R :
ura = uR = uss - uc = Ubh - Ubh() = 2Ubh
Suy ra dòng điện có quy luật : i(t) =
Suy ra điện áp ra suy giảm theo hàm mũ với hằng số thời gian , do đó sau thời gian 3 thì có thể coi điện áp ra về đến không. Vậy độ rộng xung đơn là :
tx = 3
Một số điểm cần lưu ý khi tính toán thiết kế:
- Sau khâu tạo dạng xung (TDX) là khâu khâu khuếch đại xung (KĐX) nên tải của khâu tạo xung thường là tần khuếch đại transistor, khi đó khi hoạt động điện trở R mắc song song với Rb, vì vậy hằng số thời gian ở các biểu thức trên thành = (R // Rb).C = RtđC. Đồng thời cần có điôt bảo vệ điện áp ngược cho quá độ bazơ – emito của bóng T.
- Xung tạo bằng mạch vi phân RC chỉ có sườn trước dốc đứng, còn sườn sau kéo dài (còn gọi là xung kim). Điều này sẽ làm các transistor khâu KĐX đi qua vùng khuếch đại ở giai đoạn tương ứng sườn sau (lúc bóng T khóa) cũng kéo dài gây phát nhiệt, vì thế không nên tăng độ rộng xung quá lớn. Mặt khác, đoạn cuối của xung có trị số gần không nên không có tác dụng truyền công suất nữa, do đó độ rộng hiệu quả của xung mở van lực chỉ cần cỡ tx = 1,8.
- Biểu thức dòng điện qua tục cho thấy có giá trị lớn nhất ở thời điểm ban đầu bằng (2Ubh/R). Chính dòng điện này đi qua OA khâu so sánh, do đó cần hạn chế để nó không quá lớn, tức là tổng trở tương đương R//Rb không được quá nhỏ (thường không nên dưới 500Ω). Ngược lại, nếu tăng tổng trở này lên thì sẽ làm giảm dòng vào bazo và có thể không đủ giữ transistor T mở bão hòa. Do vậy, giá trị R, Rb cần chọn cho hợp lí.
Tính toán:
Chon tx = 100 μs, nguồn E = ±15 V, transistor đầu vào của khâu KĐX cần dòng điều khiển mở bão hòa Itx không dưới 1 mA.
= (R // Rb)C = RtđC
Để đảm bảo đến cuối xung dòng vào T vẫn đạt giá trị yêu cầu 1mA, có :
i(t = tx) = = = = 1 mA = 10-3 A
Từ đây rút ra, trong đó lấy Ubh = E – 1,5V = 13,5 V , được : Rtd = = = 4,463.103 (Ω)
Vì Rb << R để đảm bảo dòng chủ yếu chảy vào bazo bóng T, vì vậy chọn Rb gần với giá trị Rtd, ở đây chọn Rb = 5kΩ. Suy ra R bằng:
R = = = 41,55.103 Ω → chọn R = 42 kΩ
Xác định giá trị tụ điện C từ hằng số thời gian của mạch = RtđC, trong đó vì đã chọn ở trên quan hệ là tx = 1,8= 100 μs, nên:
C = = = = 0,12.10-9 F → chọn C = 0.12nF.
b) Ghép xung bằng điôt để tạo xung kép
Uss C1 120p R 2 42 k D3 D4 R3 3,9k R4 47k + VS1 12 Xung don xung kep
Hình 4.7 . Tạo xung kép bằng điốt từ xung đơn
Như trên đã trình bày, xung chính theo góc điều khiển α sử dụng mạch vi phân R8C2 để tạo ra, xung thứ hai lấy từ kênh tiếp sau theo nguyên tắc đấu vòng tròn kín bằng cách ghép nhờ các điốt Đ2, Đ3.
Đặc điêm của dạng xung kép này là hai xung đơn sẽ cách nhau 60ᵒ điện nên luôn đảm bảo hai van cần dẫn đồng thời dẫn. Nghĩa là:
- Xung chính van 1 và xung phụ van 6 → đảm bảo cho van 1 và van 6 cùng dẫn.
- Xung chính van 2 và xung phụ van 1 → đảm bảo cho van 2 và van 1 cùng dẫn.
- Xung chính van 3 và xung phụ van 2 → đảm bảo cho van 3 và van 2 cùng dẫn.
- Xung chính van 4 và xung phụ van 3 → đảm bảo cho van 4 và van 3 cùng dẫn.
- Xung chính van 5 và xung phụ van 4 → đảm bảo cho van 5 và van 4 cùng dẫn.
- Xung chính van 6 và xung phụ van 5 → đảm bảo cho van 6 và van 5 cùng dẫn.
Tính toán:
Điện trở Rb tính theo điều kiện mở bão hòa transistor T, còn Rk
chỉ có tác dụng khóa chắc T khi không có xung từ TDX nên thường chọn theo điều kiện Rk >> Rb. Nhóm RkD3 làm nhiệm vụ khóa chắc bóng T, khi không có nguồn âm –Ek để đơn giản ta có thể nối trực tiếp Rk xuống điểm đất, với điều kiện Rk >> Rb.
Từ trên ta đã tính được Rb = 3,9 kΩ, với điều kiện trên ta chọn Rk
= 47 kΩ.