Bài giảng Điện tử tương tự - Lê Xuân Thành

153 trang haiha333 07/01/2022 3300

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử tương tự - Lê Xuân Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_dien_tu_tuong_tu_le_xuan_thanh.pdf

Nội dung text: Bài giảng Điện tử tương tự - Lê Xuân Thành

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Giảng viên: Lê Xuân Thành Điện thoại/E-mail: 01655.111.888/thanhqn80@gmail.com Bộ môn: Lý thuyết mạch-Khoa Kỹ thuật điện tử 1 Biên soạn: Học kỳ I năm học 2009-2010
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ NỘI DUNG MÔN HỌC ❖ Chương 1. Mạch khuếch đại bán dẫn ❖ Chương 2. Mạch khuếch đại thuật toán ❖ Chương 3. Mạch tạo dao động điều hòa ❖ Chương 4. Mạch xung ❖ Chương 5. Mạch biến đổi tần số ❖ Chương 6. Mạch chuyển đổi A/D và D/A ❖ Chương 7. Mạch cung cấp nguồn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương 1. Mạch khuếch đại bán dẫn ❖ ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN ❖ PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU ❖ HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI ❖ CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC ❖ TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA ❖ CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG ❖ CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI ❖ MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC ❖ TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1. Định nghĩa mạch khuếch đại ❖ Khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, ở đó năng lượng một chiều của nguồn cung cấp, không chứa thông tin, được biến đổi thành năng lượng xoay chiều theo tín hiệu điều khiển đầu vào, chứa đựng thông tin, làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và không méo. Iv Ir Ur U v R n Mạch khuyếch R đại t Uv Ur t En ~ t Nguồn cung cấp (EC) Hình 1-1: Sơ đồ tổng quát của mạch khuếch đại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA, CÁC CHỈ TIÊU VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.1. Định nghĩa mạch khuếch đại ❖ Để đảm bảo công tác cho tầng khuếch đại thì ở mạch ra của nó phải tạo nên thành phần dòng một chiều I0 và điện áp một chiều U0. Chính vì vậy, ở mạch vào của tầng, ngoài nguồn tín hiệu cần khuếch đại, người ta cũng phải đặt thêm điện áp một chiều UV0 (hay dòng điện một chiều IV0). Các thành phần dòng điện và điện áp một chiều đó xác định chế độ làm việc tĩnh của tầng khuếch đại. Tham số của chế độ tĩnh theo mạch vào (IV0, UV0) và theo mạch ra (I0, U0) đặc trưng cho trạng thái ban đầu của sơ đồ khi chưa có tín hiệu vào. +E i C U Ur v R i C t I0 t C 0 B t u PĐK R ra Ur t Uv E U0 0 a. b. t GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 1.2.1. Hệ số khuếch đại K = Đại lượng đầu ra Đại lượng tương ứng đầu vào K = K exp(j. k) ❖ Phần mô đun |K| thể hiện quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào, phần góc k thể hiện độ dịch pha giữa chúng. Nhìn chung độ lớn của |K| và k phụ thuộc vào tần số  của tín hiệu vào. ❖ Nếu biểu diễn |K| = f1() ta nhận được đường cong gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại. Đường biểu diễn k=f2() gọi là đặc tuyến pha - tần số. 1.2.2. Trở kháng lối vào và lối ra UV U r ZV Z r IV I r GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 1.2.3. Méo tần số ❖ Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị giảm ở vùng hai đầu giải tần. ở vùng tần số thấp có méo thấp Mt, ở vùng tần số cao có méo tần số cao MC. K 0 K 0 M t ; M C K t K C |K| Ura (V) K0 K0 Uvào 0 (mV) 0 102 (a) (b) 104 2.104 (Hz) Hình 1-3: a. Đặc tuyến biên độ - tần số b. Đặc tuyến biên độ (f = 1kHz) của một bộ khuếch đại tần số thấp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI 1.2. Các chỉ tiêu và tham số cơ bản của một tầng khuếch đại 1.2.4. Méo không đường thẳng (méo phi tuyến) ❖ Méo không đường thẳng do tính chất phi tuyến của các phần tử như tranzito gây ra thể hiện trong tín hiệu đầu ra xuất hiện thành phần tần số mới (không có ở đầu vào). Khi uvào chỉ có thành phần tần số  thì ura nói chung có các thành phần n (với n = 0,1,2 ) với các biên độ tương ứng là Ûn. (U 2 U 2 U 2 )1 / 2  2 3 n % U1 1.2.5. Hiệu suất của tầng khuếch đại P  r P0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.1. Nguyên tắc chung phân cực tranzito ❖ Muốn tranzito làm việc như là một phần tử tích cực thì các tham số của nó phải thoả mãn điều kiện thích hợp. ❖ Dù tranzito được mắc theo kiểu nào, muốn nó làm việc ở chế độ khuếch đại cần có các điều kiện sau: chuyển tiếp gốc-phát luôn phân cực thuận, chuyển tiếp gốc - góp luôn phân cực ngược. IC IC IB U IB U C UCE >0 UCE 0 IE UBE <0 IE (a) (b) Hình 1-4: a) Biểu diễn điện áp và dòng điện phân cực tranzito n-p-n. b) Tranzito p-n-p. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito +EC +EC R R RB C R1 C IP+IB0 IB0 IB0 CP1 CP2 CP2 UB CP1 IP R2 UBE0 (a) (b) EC Hình 1-5: Mạch cấp điện cho tranzito I B0 RB UBE0 = IP.R2 = EC -(IP+IB0).R1 IC0 = .IB0; UCE0 = EC-IC0.RC U BE EC I p .R1 IP =(0,33).IBmax GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. PHÂN CỰC VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MỘT CHIỀU 2.2. Mạch cung cấp điện áp phân cực cho tranzito ❖ Nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó RC +E Hình 1-6: Mạch RB C cung cấp và ổn định làm cho dòng một chiều IC0 trên cực góp tăng C I p2 lên thì điện thế U giảm làm U giảm, kéo điểm làm việc bằng B CE0 BE C theo dòng IB0 giảm làm cho IC0 giảm (vì IC0= hồi tiếp âm điện áp p1 U .), nghĩa là dòng I ban đầu được giữ BE0 UCE0 C0 một chiều qua RB. nguyên. +E C ❖ Khi I tăng do nhiệt độ tăng hay do độ tạp R C0 R1 C Hình 1-7: Sơ đồ tán tham số của tranzito thì điện áp hạ trên RE C cung cấp và ổn định p1 (UE0=IE0.RE) tăng. Vì điện áp UR2 lấy trên Cp2 điểm làm việc nhờ điện trở R2 hầu như không đổi nên điện áp UBE hồi tiếp âm dòng UBE0 = UR2 - UE0 giảm, làm cho IB0 giảm, do U R UE R2 2 RE CE đó I không tăng lên được, tức là I được điện một chiều qua C0 C0 giữ ổn định. Nếu nhiệt độ giảm làm IC0 giảm RE. thì nhờ mạch hồi tiếp âm dòng điện một chiều, UBE0 lại tăng, làm cho IB0 tăng, IC0 tăng giữ cho IC0 ổn định. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI ❖ Hồi tiếp là việc thực hiện truyền tín hiệu từ đầu ra về đầu vào bộ khuếch đại. ❖ Thực hiện hồi tiếp trong bộ khuếch đại sẽ cải thiện hầu hết các chỉ tiêu chất lượng của nó và làm cho bộ khuếch đại có một số tính chất đặc biệt. Đầu ra Đầu vào K  Hình 1-8: Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp ❖ Nếu điện áp hồi tiếp tỷ lệ với điện áp ra của bộ khuếch đại ta có hồi tiếp điện áp, nếu tỷ lệ với dòng điện ra ta có hồi tiếp dòng điện. Có thể hồi tiếp hỗn hợp cả dòng điện và điện áp. ❖ Xét ở đầu vào, khi điện áp đưa về hồi tiếp nối tiếp với nguồn tín hiệu vào thì ta có hồi tiếp nối tiếp. Khi điện áp hồi tiếp đặt tới đầu vào bộ khuếch đại song song với điện áp nguồn tín hiệu thì có hồi tiếp song song. ❖ Hai đặc điểm trên xác định một loại mạch hồi tiếp cụ thể: hồi tiếp điện áp nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp dòng điện nối tiếp hoặc song song, hồi tiếp hỗn hợp nối tiếp hoặc song song. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI ❖ Nếu khi hồi tiếp nối tiếp ảnh hưởng đến trị số điện áp vào bản thân bộ khuếch đại uy, thì khi hồi tiếp song song sẽ ảnh hưởng đến trị số dòng điện vào bộ khuếch đại. Tác dụng của hồi tiếp có thể làm tăng, khi K +  = 2n , hoặc giảm khi  +  = (2n +1). (n là số nguyên dương) tín hiệu tổng hợp ở đầu vào bộ khuếch đại được gọi là hồi tiếp dương và tương ứng gọi là hồi tiếp âm. ❖ Hồi tiếp âm cho phép cải thiện một số chỉ tiêu của bộ khuếch đại, vì thế nó được dùng rất rộng rãi. I I R Iv Ir Rn v r n I It t ~ K ur ~ K ur R t R u t ht uht   b. It a.  I Hình 1-9: Một số mạch hồi tiếp thông dụng: ht I Rn r a. Hồi tiếp nối tiếp điện áp c. I u R b. Hồi tiếp dòng điện ~ v K r t c. Hồi tiếp song song điện áp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It U r uht ~ ur K K ht  Rt UV ur uht  U U U Y V ht U Y UV U ht U r U r U r Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp 1 1 K K  K K ht ht 1 K. K K ht 1 .K ❖ Khi 1 > K. > 0 thì hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp Kht lớn hơn hệ số khuếch đại của bản thân bộ khuếch đại K. Đó chính là hồi tiếp dương, Uht đưa tới đầu vào bộ khuếch đại cùng pha với điện áp vào Uv, tức là Uy = Uv +Uht. Vậy Ur = K.(Uv + Uht) > K.Uv Kht >K ❖ Trường hợp K. 1 (khi hồi tiếp dương) đặc trưng cho điều kiện tự kích của bộ khuếch đại. Lúc này đầu ra của bộ khuếch đại xuất hiện một phổ tần số không phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào. Với trị số phức K và  bất đẳng thức K. 1 tương ứng với điều kiện tự kích ở một tần số cố định và tín hiệu ở đầu ra gần với dạng hình sin. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It U r uht ~ ur K K ht  Rt UV ur uht  U U U Y V ht U Y UV U ht U r U r U r Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp 1 1 K K  K K ht ht 1 K. K K ht 1 .K ❖ Khi K.<0 thì: K K K ht 1 K. ❖ Đây là hồi tiếp âm (Uht ngược pha với Uv) và Uy = Uv - Uht, nghĩa là hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại có hồi tiếp âm Kht nhỏ hơn hệ số khuếch đại khi không có hồi tiếp. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI I I Rn v r It ~ K ur Rt uht  Mạch hồi tiếp nối tiếp điện áp ❖ Sự thay đổi tương đối hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại khi có hồi tiếp âm nhỏ hơn 1 + K. lần so với khi không hồi tiếp. Độ ổn định hệ số khuếch đại sẽ tăng khi tăng độ sâu hồi tiếp. 1 ❖ Nếu hệ số khuếch đại K lớn và hồi tiếp âm sâu thì thực tế có thể loại trừ sự phụ thuộc K của hệ số khuếch đại vào sự thay đổi các tham số trong bộ khuếch đại. Khi đó: ht  ❖ Ý nghĩa vật lý của việc tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại có hồi tiếp âm là ở chỗ khi thay đổi hệ số khuếch đại K thì điện áp hồi tiếp sẽ bị thay đổi dẫn đến thay đổi điện áp Uy theo hướng bù lại sự thay đổi điện áp ra của bộ khuếch đại. Giả sử khi giảm K do sự thay đổi tham số bộ khuếch đại sẽ làm cho Uht giảm và Ur giảm, điện áp Uy = Uv - Uht tăng dẫn đến Ur tăng, chính là ngăn cản sự giảm của hệ số khuếch đại K. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI K Ku Hình 1-10: ảnh hưởng của hồi Kuht tiếp âm đến đặc tuyến biên độ - tần số f 0 f fht ❖ Tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại bằng hồi tiếp âm được dùng rộng rãi để cải thiện đặc tuyến biên độ, tần số của bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. Vì ở miền tần số thấp và cao hệ số khuếch đại bị giảm. Tác dụng hồi tiếp âm ở miền tần số kể trên sẽ yếu vì hệ số khuếch đại K nhỏ và sẽ dẫn đến tăng độ khuếch đại ở giải biên tần và mở rộng giải thông f của bộ khuếch đại. ❖ Hồi tiếp âm cũng làm giảm méo không đường thẳng của tín hiệu ra và giảm nhiễu (tạp âm) trong bộ khuếch đại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI ❖ Thực hiện hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào của bộ khuếch đại lên (1+K.) lần. Điều này rất cần thiết khi bộ khuếch đại nhận tín hiệu từ bộ cảm biến có điện trở trong lớn hoặc bộ khuếch đại dùng tranzito lưỡng cực. ❖ Điện trở ra giảm đi (1+K.) lần đảm bảo điện áp ra của bộ khuếch đại ít phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở tải Rt. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. HỒI TIẾP TRONG CÁC TẦNG KHUẾCH ĐẠI ❖ Mọi loại hồi tiếp âm đều làm giảm tín hiệu trên đầu vào bộ khuếch đại (Uy hay Iy) và do đó làm giảm hệ số khuếch đại Kht, làm tăng độ ổn định của hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại. ❖ Hồi tiếp âm nối tiếp làm tăng điện trở vào. ❖ Hồi tiếp điện áp nối tiếp làm ổn định điện áp ra, giảm điện trở ra Rrht. Còn hồi tiếp dòng điện nối tiếp làm ổn định dòng điện ra It, tăng điện trở ra Rrht. ❖ Hồi tiếp âm song song làm tăng dòng điện vào, làm giảm điện trở vào Rvht, cũng như điện trở ra Rrht. +E R R +E 1 C R1 RC1 R3 RC2 C C C C P1 CP1 CP2 CP2 CP3 R Rn U Rn r T T Ur U U 1 2 v v R R2 R R2 RE1 R4 E2 En En ~ E ~ a) b) GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) ❖ Khi đưa điện áp xoay chiều tới đầu vào xuất hiện dòng xoay chiều cực gốc của tranzito và do đó xuất hiện dòng xoay chiều cực góp ở mạch ra của tầng. Dòng này gây hạ áp xoay chiều trên điện trở RC. Điện áp đó qua tụ CP2 đưa đến đầu ra của tầng tức là tới Rt. ❖ Có thể thực hiện phân tích mạch bằng hai phương pháp cơ bản là phương pháp đồ thị đối với chế độ một chiều và phương pháp giải tích dùng sơ đồ tương đương đối với chế độ xoay chiều tín hiệu nhỏ. +EC R1 RC CP2 I B0 IC IV CP1 T U CE0 UBE Rn I Hình 1-12: Tầng P I R U khuếch đại E chung t t r IE0 R2 U E0 R CE En E ~ UV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) IC PCCP D I uC B B 0 P P IB=IB0 I IB2 B IB1 0 IC0 IB=0 C 0 uB I (E) A uC C0 E a) b) u BE UC0 uB Hình 1-13: Xác định chế độ tĩnh của tầng EC 0 a) Trên đặc tuyến ra b) Trên đặc tuyến vào I I (E) I (1 ).I I (E) C0 C0 .(1  ) I (E) I E0 B0 C0  C0 C0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) +EC R1 RC CP2 I B0 IC IV CP1 T U CE0 UBE Rn I Hình 1-12: Tầng P I R U khuếch đại E chung t t r IE0 R2 U E0 R CE En E ~ UV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 23 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.1. Tầng khuếch đại phát chung (EC) IB I r << C V B B IC IB rC It Rn U V IE rE CC R U RC t t R  R En ~ 1 2 R II= V E BV rV Hình 1-14: Sơ đồ thay thế tầng khuếch đại EC bằng tham số vật lý. r( E ) // R //( RR ) // r // E R R R r( ERRRR ) ////// III==ββ. CC . . tV CC t K = ββ V CCtCt tBV i rRR RrRtVt Vtt U - IRRRR. // r t t t C t Pr KKui= = = - = - β K K .K RRr E//( ) EIRRRRRR.(+ ) + + P u i rCC n V n V n V n V PV GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 24 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.2. Tầng khuếch đại góp chung (CC) IB + EC R1 << IV C IC0 B rB I CP1 Ibo V T R =R //R //r rC V 1 2 V R IB I C n r E IC U P2 E Rn BE R1//R2 E UV UVBBEE= I[ r + (1 +β ).( r + R // Rt )] I I R E U E R t t En  R R U n  v R2 E Ur E t r It rV rB (1 ).(rE R E // Rt). D a. b. Hình 1-15: a. Sơ đồ tầng khuếch đại CC; b. Sơ đồ thay thế R//// RR R R III=(1). +=+ββ (1).EtV . Et R V R1 // R 2 //(1 ).(R E // R t ). tBV RrRtVt R E // R t RV R E//// RR tE R t K u (1 ). Ki =(1 ++ββ ). .(1 ). R n R V rV RR tt r R // R // R R R //(r B n 1 2 ) R // r r E E 1  E E GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 25 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO LƯỠNG CỰC (BJT) 4.3. Tầng khuếch đại gốc chung (BC) +EC IC .IE RC R1 << IV IE E C CP2 IV CP1 r r E C IC Rn R T Rt n IB R I U UV E B rB R Rt r RE C uV U I1 R2 r En  En  CB B a. b. Hình 1-16: a. Sơ đồ khuyếch đại BC b. Sơ đồ thay thế R C // R t R C // R t K i . K u . R t R n R V Rr RC // rC (E) RC GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 26 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 5. TẦNG KHUẾCH ĐẠI ĐẢO PHA ❖ Tầng đảo pha dùng để khuếch đại tín hiệu và cho ra hai tín hiệu có biên độ bằng nhau nhưng pha lệch nhau 1800. UV (R C // R t1 ) K u . b) 1 +EC R n R V t R R 1 C 0 (R E // R t2 ) CP2 K u (1 ). 2 CP1 Ur2 R n R V T c) +E Rn C C P3 Rt1 Ur1 Ur1 R1 UV R2 L1 L2 U  RE C0 E Ur2 C n t P T Ura2 Rt2 _ 0 Rn a) Ur d) U R2 V R  E CE E n UC0 _ Hình 1-17: a) Sơ đồ tầng đảo pha t b) c) d) Biểu đồ thời gian Hình 1-18: Sơ đồ tầng đảo pha dùng biến áp 0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 27 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) +ED R ❖ ID 1 Tải RD được mắc vào cực máng D, các RD ID0 điện trở R1, RG, RS dùng để xác lập CP2 U ở chế độ tĩnh. GS0 T CP1 UDS ❖ Điện trở RS sẽ tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều để ổn định chế độ tĩnh Rn Rt UGS0 khi thay đổi nhiệt độ và do tính tản Ur U V U mạn của tham số tranzito.  RG S0 En U G0 IS0 CS RS ❖ Tụ CS dùng để khử hồi tiếp âm dòng xoay chiều. ❖ Tụ CP1 để ghép tầng với nguồn tín hiệu a) vào. Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n   U DS0 U r U DS I D0 I D GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 28 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) ❖ Điểm làm việc tĩnh P dịch chuyển theo đường ID PDMax tải một chiều sẽ qua điểm A và B. IDMax D ❖ Đối với điểm A: IDS = 0, UDS = +ED ❖ Đối với điểm B: UDS=0, ID = ED/(RD+RS) B ❖ Điện trở tải xoay chiều: Rt= RD//Rt P ❖ Trong bộ khuếch đại nhiều tầng thì tải của UGS tầng trước chính là mạch vào của tầng sau có i I điện trở vào R đủ lớn. Trong những trường 0 D0 V I1 UPMax hợp như vậy thì tải xoay chiều của tầng xác UDS0 C A UDS U US0+URD định chủ yếu bằng điện trở RD được chọn tối DS thiểu cũng nhỏ hơn RV một bậc nữa. Chính vì vậy đối với tầng tiền khuếch đại thì độ dốc U0S I1 của đường tải xoay chiều (đường C-D) không Ur khác lắm so với đường tải một chiều và trong b) nhiều trường hợp người ta coi chúng như là Hình 1-19: b) Đồ thị xác định chế độ tĩnh một đường. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 29 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) UDS0 ED ID0 (R D RS ) +ED ❖ Khảo sát trường hợp: UGS0 0 R ❖ Trị số và cực tính của điện áp trên điện trở R ID 1 S RD ID0 là do dòng điện IS0=ID0 chảy qua nó quyết CP2 định: U T GS 0 CP1 RS UDS ID0 R ❖ Điện trở R để dẫn điện áp U lấy trên R Rn t G GS0 S UGS0 Ur lên cực cửa G của FET. Điện trở RG phải U V U  RG S0 chọn nhỏ hơn điện trở vào. Điều này rất cần En U I G0 S0 R CS thiết để loại trừ ảnh hưởng của tính không ổn S định theo nhiệt độ và tính tản mạn của các tham số mạch vào đến điện trở vào của tầng. a) Trị số R thường chọn từ (15)M . S  Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n ❖ Điện trở RS còn tạo ra hồi tiếp âm dòng điện một chiều trong tầng, ngăn cản sự thay đổi dòng ID0 nên ổn định chế độ tĩnh của tầng. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 30 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) RG ED .RG UGS 0 US0 UG0 ID0 .RS ED . R1 RG ED U DS 0 U S0 I D0 .RD RG R1 US0 UGS 0 +ED ❖ Trị số RD có ảnh hưởng đến đặc tính tần số của tầng, nó được tính theo tần số trên của ID R1 giải tần. Với quan điểm mở rộng dải tần thì RD ID0 CP2 phải giảm RD. Sau khi đã chọn điện trở trong của tranzito r , thì ta có thể chọn T i CP1 UDS RD=(0,050,15).ri. Rn Rt ❖ Việc chọn điện áp cũng theo những điều kiện UGS0 Ur giống như điện áp UE0 trong tầng EC, nghĩa U V U  RG S0 En U là tăng điện áp sẽ làm tăng độ ổn định của G0 IS0 CS RS điểm làm việc tĩnh do RS tăng, tuy nhiên khi đó cần tăng ED. Vì thế thường chọn trong khoảng (0,10,3)ED: a) U I .R E D0 D0 D Hình 1-19: a) Sơ đồ tầng khuyếch đại SC kênh n D 0,7  0,9 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 31 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) CG D ❖ Sơ đồ thay thế dựa trên cơ sở sử dụng nguồn U ri V CGS CDS  RD Rt U dòng ở mạch ra. a) SU r R1 // RG V ❖ Điện trở RD, Rt mắc song song ở mạch ra xác C định tải xoay chiều Rt~=RD//Rt. G D r UV C i C ❖ Điện trở R1, RG cũng được mắc song song. GS DS R R b) R // R D t Ur 1 G  ❖ Vì điện trở vào thường lớn hơn điện trở nhiều, UV nên điện áp vào của tầng coi như bằng E Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung ❖ Tụ nối tầng CP1 và CP2, và tụ CS khá lớn nên điện trở xoay chiều coi như bằng không.Vì thế trong sơ đồ thay thế không vẽ những tụ đó. ❖ Hệ số khuyếch đại điện áp ở tầng tần số trung bình: Ut S. U V .( r i // R t~ ) S . r i . R t ~μ . R t ~ Ku= = - = - S.( r i // R t~ ) = - = - UV U V r i++ R t~~ r i R t ❖ Có thể vẽ sơ đồ thay thế tầng SC với nguồn điện áp (hình b). GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 32 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.1. Tầng khuếch đại cực nguồn chung (SC) C ❖ Trong trường hợp nếu tầng SC là tầng GD khuyếch đại trong bộ khuyếch đại nhiều U ri V CGS CDS  RD Rt U tầng: a) r SUV R1 // RG R t~ R D // R V R D CGD K U S.R D U ri V CGS CDS R R b) R // R D t Ur 1 G  UV R V R1 // R G Hình 1-20: Sơ đồ tương đương thay thế tầng S chung R r R D // ri R D ❖ Khi chuyển sang miền tần số cao thì phải chú ý đến điện dung vào và ra của tầng, nghĩa là cần chú ý đến điện dung giữa các điện cực CGS và CGD của tranzito, cũng như điện dung lắp ráp mạch vào CL (Điện dung của linh kiện và dây dẫn mạch vào đối với cực âm của nguồn cung cấp). GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 33 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC) CGD + ED R1 CP1 C ri CP2 GS U UV 1  RS Rn UGS r Ur Rt U Ri // RG   V Rt RG U r  U RS 1  En S0 UG _ Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) b) a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. ❖ Tải một chiều của tầng là RS, còn tải xoay chiều là: Rt=RS//Rt ❖ Đối với tầng DC điện áp ra tải trùng pha với điện áp vào: Ut UV UGS U US r RS.( R //). t K ==titt ~~ Ut S.UGS (ri // Rt~ ) UGS u S.(ri // Rt~ ) USVitt r1.(++ RS //) R 1. ~~ ❖ Hệ số khuếch đại Ku phụ thuộc vào độ hỗ dẫn của tranzito và tải xoay chiều Rt~ của tầng. Hệ số khuếch đại tiến tới 1 khi tăng S và Rt~. Vì vậy đối với tầng DC nên dùng tranzito có độ hỗ dẫn lớn. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 34 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. CÁC SƠ ĐỒ CƠ BẢN DÙNG TRANZITO TRƯỜNG(FET) 6.2. Tầng khuếch đại cực máng chung (DC) CGD + ED R1 CP1 C ri CP2 GS U UV 1  RS Rn UGS r Ur Rt Ri // RG  UV R  RG t U r  U RS 1  En S0 UG _ Hình 1-21: Tầng khuếch đại cực máng chung a) b) a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ tương đương. ❖ Thay S=/ri: .Rt~  R K U .U . t~ u r R t V i (1 ). t~ 1  ri /(1 ) Rt~ ❖ Mạch vào của sơ đồ thay thế hình 1-21b gồm ba phần tử giống nhau. ❖ Điện trở ra của tầng DC nhỏ hơn tầng SC, và vào khoảng (1003000): GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 35 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI U U U rN Rn V1 Ur1=UV2 Ur2 V(N-1) 1 2 N-1 N En  Rt Hình 1-22: Sơ đồ khối bộ khuếch đại nhiều tầng U U U U K t ra1 . r2 rN K .K K u u1 u2 uN En En UV2 UVN K (dB) K (dB) K (dB) u u1 uN GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 36 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.1. Ghép tầng bằng tụ điện +EC R2 C R 2 1 R3 R 5 R7 R9 R11 C P1 T1 T2 T3 C P2 CP3 Ur Rn R10 U V R2 R4 R R CE1 6 8 En ~ C R12 E3 CE2 Hình 1-23: Sơ đồ bộ khuếch đại nhiều tầng ghép điện dung. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 37 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.2. Ghép bằng biến áp +EC R1 R3 RC W1 W2 CP1 CP2 T2 Rn T1 Ur R RE 2 R E  4 n CE Hình 1-27: Tầng khuếch đại ghépbiến áp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 38 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GHÉP TẦNG TRONG BỘ KHUẾCH ĐẠI 7.3. Mạch ghép trực tiếp +EC R 3 R5 R1 T2 T1 R2 u ur V R4 R6 Hình 1-28: Mạch khuếch đại ghép trực tiếp GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 39 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.1. Mạch khuếch đại Đarlingtơn IC IC1 T1 I  1.2 B1 IC2 T2 IE1=IB2 IE2 Hình 1-29: Mạch Đarlingtơn U BE 2 rV rV1 (1 1 ).rV2 I B1 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 40 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.2. Mạch Cascốt (Kaskode) R 1 R2 RC CP2 K 1 u1 T2 CB R3 2 .R C Ura2 K C T u2 P1 1 rV2 Ura1 UV  .R K K .K 2 C u1 u2 rV2 Hình 1-30: Mạch khuếch đại Cascốt. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 41 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC 8.3. Mạch khuếch đại giải rộng K/K0 +EC R3 R C 1 2 L 1 R4 C P2 1 CP1 2 ura uV f R2 R E ft ftb fC b) a) Hình 1-31: a) Tầng khuếch đại giải rộng b) Đặc tuyến biên độ tần số. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 42 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MỘT SỐ MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÁC +EC 8.4. Mạch khuếch đại cộng hưởng (chọn lọc) 1 1 f 0V C3 L2 L3 ur L1C2 L2C3 CP u L1 C v C2 4 R Hình 1-32: Tầng khuếch đại cộng hưởng dùng Tranzito trường GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 43 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất ❖ Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng của bộ khuếch đại, có tín hiệu vào lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất lớn nhất có thể được. Với độ méo cho phép vào bảo đảm hiệu suất cao. ❖ Do khuếch đại tín hiệu lớn, tranzito làm việc trong miền không tuyến tính nên không thể dùng sơ đồ tương đương tín hiệu nhỏ để nghiên cứu mà phải dùng phương pháp đồ thị. ❖ Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là: Pr Pr K p  PV P0 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 44 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất ❖ Chế độ A là chế độ tầng khuếch đại cả tín hiệu hình sin vào. ở chế độ này góc cắt  =1800, dòng tĩnh luôn lớn hơn biên độ dòng điện ra nên méo nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp - chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ. ❖ Chế độ AB tầng khuếch đại hơn nửa hình sin của tín hiệu vào, góc cắt 900<  <1800. Lúc này dòng tĩnh bé hơn chế độ A nên hiệu suất cao hơn. Điểm làm việc của chế độ AB gần khu vực tắt của tranzito. ❖ Chế độ B tầng khuếch đại nửa tín hiệu hình sin vào, có góc cắt  = 900. ở chế độ này dòng tĩnh bằng không nên hiệu suất cao. ❖ Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng gây méo lớn. Để giảm méo phải dùng mạch khuếch đại kiểu đẩy kéo mà ta sẽ xét sau đây. ❖ Chế độ C tầng khuếch đại tín hiệu ra bé hơn nửa hình sin, góc cắt  < 900. Nó được dùng trong các mạch khuếch đại cao tần có tải là khung cộng hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và để có hiệu suất cao. ❖ Chế độ D tranzito làm nhiệm vụ như một khoá điện tử đóng mở. Dưới tác dụng của tín hiệu vào điều khiển khi tranzito thông bão hoà là khoá đóng, dòng IC đạt cực đại, còn khoá mở khi tranzito tắt, dòng IC = 0. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 45 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.1. Đặc điểm chung và yêu cầu của tầng khuếch đại công suất IC IC IC PCm ax a) Khu vực t bão hoà 0 UBE 0 2 A U 0 BE AB B IB= 0 0 E Khu vực tắt C UCE I C I I C C I b) t (A) C (AB) (B) (C) IC 0 IC 0 0 t 0 t 0 t 0 t c) Hình 1-33: Minh họa chế độ công tác của tầng khuếch đại công suất a) Đặc tuyến truyền đạt của Tranzito b) Đặc tuyến ra của Tranzito c) Dòng điện ra ứng với các chế độ khi điện áp vào là sin GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 46 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.2. Tầng khuếch đại công suất chế độ A IC UC + IC.RC = EC O IB0 Q P IC0 +EC RC IB=0 RB 0 UC0 EC CB UCE u =u UCE uV r CE t Hình 1-34: Tầng khuếch đại công suất chế độ A mắc phát chung a) Sơ đồ b) Minh hoạ dạng tín hiệu trên họ đặc tuyến ra GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 47 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp iC 1 R IC 1 T1 W11 R2 - + W21 UV WV Rt EC Wt W12 W22 iC T2 Hình 1-35: Tầng đẩy kéo ghép biến áp I E 0 C0 C UCE UCE UCE Hình 1-36: Đồ thị tính tầng công suất GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 48 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp IC iC I E 0 C0 C UCE UCE UCE Hình 1-36: Đồ thị tính tầng công suất GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 49 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.3. Tầng khuếch đại công suất đẩy kéo chế độ B hay AB có biến áp ❖ Để tránh méo do tính không đường thẳng đoạn đầu đặc tuyến vào tranzito khi dòng cực gốc bé ta cho tầng làm việc ở chế độ AB. Khi đó cần có điện áp UBE và IB0 ban đầu (nhờ có R1, R2). ở chế độ này UBE0, IB0, IC0 bé nên các công thức dùng cho chế độ B vẫn đúng. IB T1 IB T1 UB ib1 0 IB0 ib1 t IB0 0 ib2 UBE ib2 UB 0 T2 T2 Hình 1-37: ảnh hưởng độ không đường thẳng Hình 1-38: Giảm méo không đường của đặc tuyến vào Tranzito đến méo dạng tín thẳng trong chế độ AB hiệu trong chế độ B GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 50 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.1. Mạch dùng tranzito cùng loại: +EC +EC R1 R3 R1 R3 iC2 iC2 T2 CP2 CP2 T2 UV2 UV2 Rt _ C + CP1 CP1 T1 iC1 U iC1 U Rt V1 T1 V1 R _ R 2 R4 2 R4 a) b) Hình 1-39: Mạch đẩy kéo không biến áp dùng tranzito cùng loại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 51 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.2. Mạch dùng tranzito khác loại: _ -EC R1 R1 T2 T2 EC1 C C Rt P CP T Rt U 1 T1 EC2 V UV UV R2 R2 + + Hình 1-40: Mạch đẩy kéo không biến áp ra dùng tranzito khác loại GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 52 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 9.4. Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo không biến áp 9.4.2. Mạch dùng tranzito khác loại: +EC +EC R3 R3 T1 T R1 1 R1 D1 D 1 D2 D 2 D3 D4 Rt T2 T Rt 2 CP1 CP1 T3 R2 R2 -E -EC C a) b) Hình 1-41: Tầng khuyếch đại đẩy kéo nối tiếp và tầng kích a) Dùng tranzito khác loại; b) Dùng tranzito Đarlington khác loại. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 53 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 54 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Giảng viên: Lê Xuân Thành Điện thoại/E-mail: 01655.111.888/thanhqn80@gmail.com Bộ môn: Lý thuyết mạch-Khoa Kỹ thuật điện tử 1 Biên soạn: Học kỳ I năm học 2009-2010
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ NỘI DUNG MÔN HỌC ❖ Chương 1. Mạch khuếch đại bán dẫn ❖ Chương 2. Mạch khuếch đại thuật toán ❖ Chương 3. Mạch tạo dao động điều hòa ❖ Chương 4. Mạch xung ❖ Chương 5. Mạch biến đổi tần số ❖ Chương 6. Mạch chuyển đổi A/D và D/A ❖ Chương 7. Mạch cung cấp nguồn GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 2 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 3 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Chương 2. Mạch khuếch đại thuật toán ❖ 1. Các tính chất chung của BKĐTT ❖ 2. Mạch khuếch đại vi sai ❖ 3. Mạch khuếch đại dùng BKĐTT ❖ 4. Các phương pháp chống trôi và bù điểm không ❖ 5. Mạch cộng ❖ 6. Mạch trừ ❖ 7. Mạch vi phân, mạch tích phân ❖ 8. Mạch tạo hàm logarit và luỹ thừa ❖ 9. Mạch nhân tương tự ❖ 10. Mạch lọc tích cực GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 4 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 1. CÁC TÍNH CHẤT CHUNG CỦA BKĐTT Ura K E K +EC C 0 đầu vào T It I thuận + r - U I f 0 đ EC U Ut Đ 0 V 0 - Ura a) Đặc tuyến biên độ U -EC f đ đầu vào 0 đảo 45o - 90o Hình 2-1: Bộ khuếch đại thuật toán E C 180o Hình 2-2: Đặc tuyến truyền đạt của bộ 360o UR=K0.U0=K0(Ut-Uđ) khuếch đại thuật toán Một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng: b) Đặc tuyến pha ➢ Trở kháng vào: ZV = Hình 2-3: Đặc tuyến biên độ và đặc tuyến pha của bộ khuếch đại thuật toán ➢ Trở kháng ra: Zra = 0 4 6 ➢ Hệ số khuếch đại: K0 = (10 10 ) ❖ Một bộ khuếch đại thuật toán thường có 4 tầng ghép trực tiếp với nhau: Tầng vào là tầng khuếch đại vi sai, tiếp theo là tầng khuyếch đại trung gian (có thể là tầng đệm hay khuếch đại vi sai hai), đến tầng dịch mức và tầng khuếch đại ra. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 5 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. MẠCH KHẾCH ĐẠI VI SAI Hình 2-4: Tầng khuếch đại vi sai a) Mạch nguyên lý; b) Sơ đồ đơn giản hoá GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 6 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 2. MẠCH KHẾCH ĐẠI VI SAI ❖ Tín hiệu vào tầng vi sai có thể từ hai nguồn riêng biệt UV1 và UV2 hoặc từ một nguồn. ❖ Điện áp một chiều cung cấp cho tầng vi sai là hai nguồn EC1 và EC2 có thể khác nhau hay bằng nhau về trị số. Vì hai nguồn nối tiếp nhau nên điện áp cung cấp tổng là EC = EC1 + EC2. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 7 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI 3.1. Mạch khuếch đại đảo ❖ Nếu coi IC có trở kháng vào vô cùng lớn tức ZV thì dòng vào IC vô cùng bé I0 = 0, khi đó tại nút N có phương trình dòng điện: IV Iht U U U U V 0 0 ra R1 R ht U ra U V U ra U 0 0 K R1 R ht Rht K Zra = 0 ZV = R1 R1 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 8 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 3. MẠCH KHUẾCH ĐẠI 2. Mạch khuếch đại thuận ❖ Khi IC làm việc trong miền tuyến tính thì coi như: U0 = 0V. ❖ Vậy ta có: R1 U V U ra . R1 R ht URRR K rahtht 1 1 URRV 11 Zra = 0 ZV = GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 9 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG TRÔI VÀ BÙ ĐIỂM KHÔNG ❖ Khi dùng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu một chiều có trị số nhỏ thì các sai số chủ yếu do dòng điện tĩnh, điện áp lệch không và hiện tượng trôi gây ra. ❖ Để giữ cho điện áp lệch không nhỏ, trong mạch khuếch đại đảo, cửa thuận không đấu trực tiếp xuống đất mà đấu qua điện trở RC. R1.R ht R C R1 R ht GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 10 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỐNG TRÔI VÀ BÙ ĐIỂM KHÔNG ❖ Nếu nguồn tín hiệu có trở kháng lớn (R1//Rht lớn) thì điện áp sai số ở đầu ra chủ yếu do trôi dòng lệch không đầu vào sinh ra. Ngược lại nếu nguồn tín hiệu có trở kháng nhỏ (R1 nhỏ) thì sai số đầu ra chủ yếu do điện áp lệch không đầu vào sinh ra. Do đó khi cần khuếch đại dòng một chiều nhỏ thì chọn R1//Rht nhỏ, nếu cần khuếch đại điện áp một chiều nhỏ thì chọn R1 lớn. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 11 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 5. MẠCH CỘNG 5.1. Mạch cộng đảo IIIIhtn=+++12 RRRhththt UUUUran= -++( + 12 ) RRR12 n UU12 Un = -+Rht .( + + ) R12 RR n n =-å α ii.U i= 1 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 12 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 5. MẠCH CỘNG 5.2. Mạch cộng thuận GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 13 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 6. MẠCH TRỪ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 14 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. MẠCH VI PHÂN, MẠCH TÍCH PHÂN 7.1. Mạch vi phân GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 15 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 7. MẠCH VI PHÂN, MẠCH TÍCH PHÂN 7.2. Mạch tích phân GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 16 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MẠCH TẠO HÀM LOGARIT VÀ LŨY THỪA 8.1. Mạch tạo hàm lôgarit Uak Uak IIIDSS .(exp1).exp nUt mUt GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 17 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 8. MẠCH TẠO HÀM LOGARIT VÀ LŨY THỪA 8.2. Mạch tạo hàm lũy thừa Uak Uak IIIDSS .(exp1).exp nUt mUt GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 18 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 9. MẠCH NHÂN TƯƠNG TỰ Z = exp(lnX + lnY) = exp(lnXY) = XY GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 19 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC ❖ Tần số giới hạn C là tần số tại hàm truyền đạt giảm đi 3 dB so với tần số ở trung tâm. ❖ Bậc của bộ lọc xác định độ dốc của đặc tuyến biên độ tần số ngoài giải tần. Bậc của bộ lọc được tính bằng số tụ trong mạch lọc. ❖ Loại bộ lọc xác định dạng đặc tuyến biên độ tần số xung quanh tần số cắt và trong khu vực thông của mạch lọc: bộ lọc Bessel, bộ lọc Butteewroth và bộ lọc Tschcbyscheff. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 20 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC KKdd00 Kdp()==232 n 1 (1 )+++++++C123 pC pC pC pa pb p nii Õ ❖ Để tính toán các linh kiện của bộ lọc ta dựa vào loại mạch lọc, bậc của bộ lọc n và các hệ số ai, bi (i là số thứ tự các mắt lọc), fci / fc và hệ số phẩm chất Qi của mắt lọc thứ i được tra theo bảng: GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 21 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.1. Mạch lọc tích cực bậc một 10.1.1. Mạch lọc thông thấp bậc một GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 22 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.1. Mạch lọc tích cực bậc một 10.1.2. Mạch lọc thông cao bậc một GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 23 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1. Mạch lọc thông thấp bậc hai GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 24 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1. Mạch lọc thông thấp bậc hai GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 25 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1. Mạch lọc thông thấp bậc hai GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 26 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.1. Mạch lọc thông thấp bậc hai GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 27 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.2. Mạch lọc thông cao bậc hai GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 28 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.3. Mạch lọc tích cực bậc hai thông giải GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 29 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 10. MẠCH LỌC TÍCH CỰC 10.2. Mạch lọc tích cực bậc hai 10.2.3. Mạch lọc tích cực bậc hai thông giải 10.3. Mạch lọc tích cực bậc cao ❖ Khi cần đặc tính biên độ, tần số của bộ lọc vuông góc người ta phải thực hiện bộ lọc bậc cao. Muốn vậy mắc nối tiếp các bộ lọc bậc một và hai đã biết. Lúc đó đặc tính tần số của mạch là tích các đặc tính tần số của các mạch riêng rẽ. GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 30 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
BÀI GIẢNG MÔN ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH www.ptit.edu.vn Trang 31 BỘ MÔN: LÝ THUYẾT MẠCH - KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
Bộ môn: Lý thuyết mạch Điện tử tương tự GV: Lê Xuân Thành Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Giới thiệu chung Nội dung: ❖ Khái niệm ❖ Điều kiện để mạch tự tạo dao động hình sin ❖ Mạch tạo dao động sin ghép biến áp ❖ Mạch tạo dao động sin ba điểm ❖ Mạch tạo dao động sin ghép RC ❖ Mạch tạo dao động sin dùng thạch anh ❖ Mạch tạo tín hiệu sin kiểu xấp xỉ tuyến tính Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
1. KHÁI NIỆM ✓Mạch tự tạo dao động là mạch khi có nguồn cung cấp nó tự làm việc cho ra tín hiệu. ✓Yêu cầu mạch tạo dao động tạo ra tín hiệu có biên độ, tần số ổn định cao, ít chịu ảnh hưởng của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm. + Dùng nguồn ổn áp. + Dùng các phần tử có hệ số nhiệt độ nhỏ. Mạch tạo + Giảm ảnh hưởng của tải đến dao động mạch tạo dao động (mắc thêm ura tầng đệm). + Dùng các linh kiện có sai số nhỏ. + Dùng các phần tử ổn nhiệt. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. ĐIỀU KIỆN DAO ĐỘNG uV a K ura a' uht  K ✓Khâu khuếch đại: UUUravht () KKj .exp k 1.  K ✓Khâu hồi tiếp:  .exp j  Uht UV ✓Mạch chỉ dao động ở tần số mà nó thoả mãn : K. 1 KKj  .exp ()1 k  ✓Điều kiện cân bằng biên độ: K. = 1 ✓Điều kiện cân bằng pha: = k +  = n.2 . (n nguyên) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
3. MẠCH TẠO DO ĐỘNG SIN GHÉP BIẾN ÁP ✓Khâu hồi tiếp: biến áp L1, L2  < 0 ✓Khâu KĐ: Mạch KĐ EC (khung cộng hưởng LC đóng vai trò là RC): K < 0 1 fdd = 2. LC11 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. MẠCH DAO ĐỘNG SIN BA ĐIỂM X 2  0 X1 + X2 + X3 = 0 XX12 X1, X2 phải khác dấu và X2, X3 phải cùng dấu ✓Nếu X1 là điện cảm thì X2, X3 là tụ điện, ta có mạch ba điểm điện dung. ✓Nếu X1 là tụ điện thì X2, X3 là điện cảm, ta có mạch ba điểm điện cảm. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. MẠCH DAO ĐỘNG SIN BA ĐIỂM 1 1 CC12 fdd = fdd =. 2. .CLL .(12 ) 2. LCC1 . 1 . 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
5. MẠCH TẠO DAO ĐỘNG SIN GHÉP RC a) Mạch tạo dao động dùng mạch di pha RC trong mạch hồi tiếp .R C R3 R1//R2//rBE = R K R //R = R K r 1 2 BE 3 3 3 R2 U ht j. .R .C  2 2 2 3 3 3 U ra 1 6. .R .C j.(5..R.C  .R .C ) j K3 R 3 C 3 K.1 1 6. .2R 2 . C 2 j .(5.  . R . C  3 . R 3 . C 3 ) 1 2 2 2 1  1 6.dd .R. C 0 dd K = -29 6.R.C 29 .RC R K 29 K 3 29 r BE R2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
5. MẠCH TẠO DAO ĐỘNG SIN GHÉP RC b) Mạch tạo dao động dùng mạch cầu Viên R U Z K 1 4  ht 1 U Z Z R3 ra 1 2 1 R . 1 j..C R Z 1 1 1 1 1 j..C .R R 1 1 1 j..C 1 1 1 j..R 2 .C2 Z2 R 2 j..C2 j..C2 j..R1.C2  2 1  .R1.R 2 .C1.C2 j..(R1.C1 R 2 .C2 R1.C2 ) 1 K 1 1.  .2  .RRCC .0 dd 1 2 1 2 RRCC RC. 1 2 1 2  12 RCRCRC1 12 21 2 R R R 1 2 C1 C2 C R 1 1 4 2 dd  R.C 3 R 3 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH DAO ĐỘNG BẰNG THẠCH ANH a) Tính chất và mạch tương đương của thạch anh Thạch anh có tính chất áp điện, nghĩa là dưới tác dụng của điện trường thường sinh ra dao động nên có thể dùng thạch anh như một khung cộng hưởng. 1 11 Zfqq 0  (jL . . ). 2 .LC . q j. . C j .  . C  2 . L . C 1 qq Zj q p. q q td 11.(CCLCC 2 . . . ) jL  p q q q p q 1 CCCp q q j  Cqp j C Zp  f p f q.1 2 LCCCq . q . p p Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH DAO ĐỘNG BẰNG THẠCH ANH a) Tính chất và mạch tương đương của thạch anh Các tính chất về điện của thạch anh: Phẩm chất cao: Q 1045 10 Lq Trở kháng tương đương của thạch anh rất lớn: R td Cq .rq f 6 10 Cq Cp 10 10 f 0 Cq fq fq . 1 Cp CS Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH DAO ĐỘNG BẰNG THẠCH ANH b) Mạch điện bộ tạo dao động dùng thạch anh Mạch tạo dao động thạch anh với tần số cộng hưởng song song f f f q dd p f p fdd fq 1 dd .L td 1 dd .CS f dd f ch 2 . Lk .Ck f dd f p Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH DAO ĐỘNG BẰNG THẠCH ANH b) Mạch điện bộ tạo dao động dùng thạch anh f dd f q Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. MẠCH TẠO TÍN HIỆU SIN KIỂU XẤP XỈ TUYẾN TÍNH Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Bộ môn: Lý thuyết mạch Điện tử tương tự GV: Lê Xuân Thành Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Giới thiệu chung Nội dung chương 4: Mạch xung ❖ Khái niệm về tín hiệu xung ❖ Chế độ khóa của tranzito và IC KĐTT ❖ Trigơ Smít ❖ Mạch đa hài đợi ❖ Mạch đa hài tự dao động ❖ Mạch dao động nghẹt ❖ Mạch hạn chế biên độ ❖ Mạch tạo xung răng cưa ❖ Mạch tạo tín hiệu hỗn hợp ❖ Mạch có tần số điều khiển bằng điện áp Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
1. TÍN HIỆU XUNG VÀ THAM SỐ Tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian. U tx t U 0 T U U U t 0 tqt tqn 0 t ttr ts U T tx t t 0 x T Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. CHẾ ĐỘ KHÓA CỦA TRANZITO Trong các mạch xung tranzito làm việc như một khoá điện tử có hai trạng thái đặc biệt: tranzito tắt và tranzito thông bão hoà do điện áp đặt lên đầu vào quyết định. +Ec R1R c Ic 1k IB T Ur RB Uv ✓Khi Uv 0 trazito tắt: Dòng Ib = 0, Ic = 0 nên Ur =Ec ✓Khi Uv>0: Tranzito thông bão hòa, Ur = Ec- Icbh. Rc = 0 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
3. CHẾ ĐỘ KHÓA CỦA BỘ KĐTT Khi làm việc ở mạch xung, BKĐTT hoạt động như một khoá điện tử, điện áp ra chỉ nằm ở một trong hai mức bão hoà dương +Ur max và bão hoà âm -Ur max, ứng với các biên độ Uvào đủ lớn. Ura _ +E U0 + + +Uramax Uv _ Ura + Uvào U _ch 0 U ch -Uramax -E ✓Khi UV Uch thì U0 > 0 do đó Ura = - Uramax Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. TRIGƠ Trigơ là mạch có hai trạng thái ổn định. Khi có nguồn mạch ở một trạng thái ổn định nào đó. Có một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái một lần. Ura Uvào _ +Ura max Uvào U0 K + U1(+) Ura R2 t U1(-) - Ura max U1 R1 Tra=Tvào Umax Ur max U1( ) .R1 U1( ) .R1 R1 R2 R1 R2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
5. MẠCH ĐA HÀI ĐỢI Mạch đa hài đợi có hai trạng thái, trong đó có một trạng thái ổn định và một trạng thái không ổn định. Khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định. Có xung kích thích mạch chuyển sang trạng thái không ổn định một thời gian rồi tự trở về trạng thái ổn định ban đầu chờ xung kích thích tiếp. Uvào R t1 + Tvào t D C UC +Ura max UP _ .Ura max UC = UN _ t t1 t2 + Ura C g -.U R2 ra max - Ura max tX Ura U R U V 1 1 +Ura max t t1 t2 U .R -Ura max Ban đầu: U = -U ; U = 0; U r max 1 ra max C 1( ) R R 1 2 U U r max .R ; Tụ C nạp điện nên U tăng dần lên. Tại t = t1: U1 tăng đột biến; Ura= +Urmax; 1( ) 1 C R1 R2 Tại t = t2: UC > U1(+) đầu vào của IC có điện áp đổi dấu, Ura= -Urmax; Tụ C phóng điện đến UC=0. R R 1 t R. C .ln(11 ) tx R. C .ln(1 ) ph Txvào > tx + tph R2 RR12 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG a) Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito UB1 +EC t R1 R2 R3 R4 C 1 C2 Ura1 T1 T2 Ura2 Ura1 EC t UB1 UB2 UB2 t ✓Điều kiện làm việc của mạch: Ura2 R1,4<<R3,2 RR311  RR224  EC t ✓Các tham số xung ra: tX1 tX2 T  U r E 11 11 f f TRCRC0,7( . . ) 3 2 2 1 TR1,4. C B . Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG b) Mạch đa hài tự dao động U +Urmax dùng bộ KĐTT: C R U1(+) 0 t t t 1 2 3 t U1(-) _ -Urmax U1 + UC C Ura U1(+) R2 t111 t2 t3 Urmax U1 0 R1 t U1(-) - Urmax Ura +Urmax 1 1 t t t f 0 1 2 3 t T 2,2R.C -Urmax tx Tra Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG b) Mạch đa hài tự dao động dùng bộ KĐTT: R'' D2 U Ura UC(t) +Urmax R' D1 _ + u C ra t -Urmax R2 R1 tX1 tX2 (a) (b) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT (BLOCKING) UB +EC t1 t2 t3 t4 t D 0 U * 2 R R t B Ut U * r EC C R t Ur UB 0 Ut t .Rt 0 txV (). R .ln() r C tx tph nB.() R t r V tx 2 R t n1 .R t 1 1 f 1 dd T t x t ph tph C. R B .ln(1 ) nB Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
8. MẠCH HẠN CHẾ BIÊN ĐỘ Mạch hạn chế trên: R D R U D U v Ura v Ura + + E E _ _ (a) (b) U Ur Uv E E 0 0 t E Uv Ur (c) (d) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
8. MẠCH HẠN CHẾ BIÊN ĐỘ Mạch hạn chế biên dưới: R D R U D U v Ura v Ura E + E + - - (a) (b) U Ur Ur E E 0 0 t E Uv Uv (c) (d) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
8. MẠCH HẠN CHẾ BIÊN ĐỘ Mạch hạn chế biên hai phía: R D1 D2 R R U D1 D2 U 1 2 v Ura v Ura + + + E E1 E2 E1 2 + _ - - _ (a) (b) _ Ur U Uv Ur E2 E2 E1 E 01 0 E1 E2 U t v (c) (d) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
9. MẠCH TẠO XUNG RĂNG CƯA U a) Các tham số cơ bản U U Uˆ  (0) (tqt) U( 0)  U  0 t t EC qt tqn T ✓Nạp, phóng cho tụ bằng mạch RC đơn giản ✓Nạp hoặc phóng cho tụ qua nguồn dòng ổn định ✓Dùng hồi tiếp để ổn định dòng nạp cho tụ Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
9. MẠCH TẠO XUNG RĂNG CƯA b) Mạch tạo xung răng cưa dùng mạch tích phân RC Uv +E C t R R 1 C 0 Ur EC U C1 v t C Ur 0 Ubh tqt tqn t / R.C Ur EC (1 e ) (Khi không có xung kích thích, T thông bão hòa) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
9. MẠCH TẠO XUNG RĂNG CƯA c) Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng Uv +E C t R R2 E 0 R1 Ur T2 D C1 C U t T1 ra UV 0 Ubh tqt tqn t EUU I III C EB2 D 1 0 0CE 2 2 UC . I0dt .t RE C C 0 1 t EUU U U i dt C BE2 D t r C C 2 CCR0 . E Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
9. MẠCH TẠO XUNG RĂNG CƯA d) Mạch tạo xung răng cưa dùng thêm tầng khuếch đại có hồi tiếp Uv +E D C t C 0 0 R1 T2 R Ur C U R U V T1 E r t C1 ơ 0 Ubh tqt tqn T1 hoạt động ở chế độ khóa, T2 hoạt động ở chế độ khuếch đại mắc B chung u u u u U E I R C0 r C I C0 C R R R R t 1 EC Ur UC idt .t C 0 R.C Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
10. MẠCH TẠO TÍN HIỆU HỖN HỢP U2 M1 M2 U1 U3 M3 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
11. MẠCH TẠO DAO ĐỘNG CÓ TẦN SỐ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN ÁP (VCO) UB1 +EC t RC C C RC Ura1 T T1 2 E U C t R R r UB2 Ud t - EC Ura2 EC t tX1 tX2 T fr (Khz) 11 1,1 f T E 1,0 2RC ln(1 C ) 0,9 -5V 0 +5V Ud Ud(v) Vùng làm việc Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Bộ môn: Lý thuyết mạch Điện tử tương tự GV: Lê Xuân Thành Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Giới thiệu chung Nội dung chương 5: ❖ Điều chế biên độ ❖ Tách sóng điều tần và ❖ Điều chế đơn biên điều pha ❖ Tách sóng điều biên ❖ Trộn tần ❖ Điều tần và điều pha ❖ Nhân, chia tần số Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
1. Khái niệm ❖ Điều chế là quá trình ghi tin tức vào tải tin nhờ biến đổi một thông số nào đó của tải tin như biên độ, tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức. ❖ Tách sóng là quá trình lấy lại tín hiệu điều chế. ❖ Ví dụ: thông qua điều chế, tin tức ở miền tần số thấp được chuyển lên vùng tần số cao để bức xạ, truyền đi xa, cụ thể: ➢Tin tức được gọi là tín hiệu điều chế. ➢Dao động cao tần được gọi là tải tin hay tải tần. ➢Dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã điều chế. ❖ Điều biên: là quá trình làm cho biên độ của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức. ❖ Điều tần: là quá trình làm cho tần số của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức. ❖ Điều pha: là quá trình làm cho pha của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ a) Phổ của tín hiệu điều biên ❖ Để đơn giản, giả thiết tin tức US và tải tin đều là dao động điều hoà và tần số tin tức biến thiên từ Smin Smax, ta có: ˆ ˆ U S U S .cos S t U t U t .cos t t Với t S ❖ Tín hiệu điều biên (biên độ biến đổi theo tin tức): ˆ ˆ ˆ Uđb (U t U S .cos S t).cos t t U t .(1 m.cos t t).cos t t Uˆ m S là hệ số điều chế, khi m > 1 thì tín hiệu sau tách sóng ˆ sẽ bị méo: U t Uđb Uđb 0 t t m 1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ a) Phổ của tín hiệu điều biên ❖ Dùng phép biến đổi lượng giác, ta có: mUˆ mUˆ U Uˆ cos t t cos(  )t t cos(  )t db t t 2 t S 2 t S ❖ Như vậy, ngoài thành phần tải tin, tín hiệu điều biên còn có hai biên tần. Biên tần trên có tần số từ: (t Smax )  (t Smin ) và biên tần dưới từ: (t Smin ) (t Smax ) Ut U US đb  0  smin smax  - t Smax t-Smin t t+Smin t+Smax Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ b) Quan hệ năng lượng trong điều biên ❖ Trong tín hiệu điều biên, các biên tần chứa tin tức, còn tải tin không mang tin tức. 1 ❖ Công suất của tải tin là công suất P ~ U 2 trung bình trong một chu kỳ tải tin: ~t 2 t m.Uˆ ( t )2 ❖ Công suất biên tần: P ~ 2 ~ bt 2 ❖ Công suất của tín hiệu điều biên là công suất trung bình trong một chu kỳ của tín hiệu điều chế: m 2 P P 2P P (1 ) ~db ~t ~bt ~t 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ c) Mạch điều biên cân bằng Đ1 i1 T1 CB U EC US t Uđb - + US U CB đb Đ2 i2 T2 (a) (b) U t U1 US .cos S t Ut .cost t ❖ Điện áp U2 US .cos S t Ut .cost t ❖ Dòng điện qua mỗi điốt được biểu diễn theo chuỗi Taylor: 2 3 i1 a0 a1.U1 a2 .U1 a3U1 2 3 i2 a0 a1.U2 a2.U2 a3 .U2 ❖ Dòng điện ra: i = i1 - i2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ c) Mạch điều biên cân bằng Uđb   3 S S St - S St + S 2St - S 2St + S ❖ Dòng điện ra: i = i1 - i2 i A.cosS t B.cos3St C.[cos(t S )t cos(t S )t] D.[cos(2t S )t cos(2t S )t] 2 1 A Uˆ (2a 3a ).Uˆ .a .Uˆ 2 C 2.a .Uˆ .Uˆ S 1 3 t 2 3 s 2 S t 3 1 3 ˆ ˆ B .a .Uˆ D .a3.U S .U t 2 3 s 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
2. Điều chế biên độ Đ1 d) Mạch điều chế vòng: thực chất là hai Đ3 mạch điều chế cân bằng chung tải: CB US U Dòng qua D1 D2 là iI và D3 D4 là iII. Ta có: đb C Đ i I A.cosS t B.cos3S t C.[cos(t S )t B 4 cos(t S )t] D.[cos(2t S )t cos(2t S )] Đ2 i II A.cosSt B.cos3S t C.[cos(t S )t cos(t S )t] D.[cos(2t S )t cos(2t S )t] Ut Từ đó ta có biểu thức và phổ tương ứng: idb iI iII 2.C.[cos(t S )t cos(t S )t] idb t- t+S S  0 t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
3. Điều chế đơn biên Uđb Ut a) Khái niệm ❖ Phổ của tín hiệu điều biên gồm tải tần và hai biên tần, trong đó chỉ có 0  biên tần mang tin tức.  - t Smax t-Smin t t+Smin t+Smax ❖ Vì hai giải biên tần mang tin tức như nhau nên chỉ cần truyền đi một biên tần là đủ thông tin về tin tức. Tải tần chỉ cần dùng để tách sóng nên có thể nén toàn bộ hoặc một phần tải tần trước khi truyền đi. Quá trình điều chế để nhằm tạo ra một giải biên tần gọi là điều chế đơn biên. Ưu điểm: ➢ Độ rộng tải tần giảm một nửa. ➢ Công suất bức xạ yêu cầu thấp hơn. ➢ Tạp âm đầu thu giảm do giải tần của tín hiệu hẹp hơn. Biểu thức: m ˆ Udb (t) .U .cos(  )t 2 t t S Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
3. Điều chế đơn biên b) Điều chế đơn biên theo phương pháp lọc ❖Dùng một bộ biến đổi trung gian để có thể hạ thấp yêu cầu đối với bộ lọc. f (f +f ) f +f +f U ft1 fS ft1+fS t2 t1 S t2 t1 S S ĐCB1 Lọc I ĐCB2 Lọc II a b c d ft1 ft2 Tạo dao động 1 Tạo dao động 2 US a) f 0 fSmax fSmin fSmin Df Ub X b) f f t 0 ft1 Uc c) f 0 ft1 f Ud Smin f d) t1 f 0 ft2 ft2+ft1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. Tách sóng điều biên a) Các tham số cơ bản Hệ số tách sóng: Tín hiệu vào bộ tách sóng: ˆ UVTS UVTS .cos t t ˆ ˆ Tín hiệu ra bộ tách sóng: U RTS KTS .UVTS ˆ U RTS KTS là hệ số tỷ lệ và là hệ số tách sóng: K TS ˆ UVTS Trở kháng vào bộ tách sóng: ˆ UVTS Ut ZVTS IVTS It Méo phi tuyến: 2 2 I 2 I3 k S S .100% I S Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên Mạch tách sóng điều biên dùng điốt mắc nối tiếp (a): D C C R R U U = U U U = U đb C S đb D R S (a) (b) Tín hiệu vào đủ lớn sao cho điốt làm việc trong đoạn thẳng của đặc tuyến: SUD khi UD 0 iD = 0 khi UD 0 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên Quá trình tách sóng tín hiệu lớn nhờ mạch chỉnh lưu dùng điốt: id id 0 Ud t 0  U c Uđb t 0 t 2 1 1  R.C t  S Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
4. Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên t 100S max 1 1 UC  R.C Uc t  S Uđb 10 1 R.C 0 t t  S max Hiện tượng méo tín hiệu tách sóng do tải điện dung quá lớn Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
5. Điều tần và điều pha ➢Quan hệ giữa pha và tần số của tín hiệu: t dt()  ()()ttdt  ()t hay 0 dt 0 ➢Xét tải tin và tín hiệu điều chế: t UUtUUdt .cos().cos.cos[]  ˆ tttttttt 0( )( )( ) 0 U S U S .cos S t ➢Tần số (pha) của tín hiệu điều tần (pha) là: ˆ ˆ (ttSS )dt kcosUt (tSS )0dp kcosUt ˆ ˆ Đặt D mSkdtU và D mSkdtU Ta có: (t) t Dm .cos S t (t) 0 D m .cosSt ˆ Dm Udt U t.cos( t t .sin  S t 0 ) S Udp U t.cos( t t D m .cos  S t 0 ) Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
5. Điều tần và điều pha ➢Lượng di pha khi điều pha: D D m .cosSt ➢Lượng di tần khi điều pha: d(D ) D D . .sin  t dt m S S ➢Lượng di tần cực đại khi điều pha: D D  mSmSdp S kU ➢Lượng di pha cực đại khi điều tần: ˆ D mSkdtU ➢Điểm khác nhau cơ bản giữa điều tần và điều pha là lượng di tần khi điều pha tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều chế và tần số điều chế, còn lượng di tần của tín hiệu điều tần tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Mạch điều tần và điều pha a) Mạch điều tần: ➢Mạch điều tần trực tiếp được thực hiện bởi các mạch tao dao động mà tần số dao động riêng của nó được điều khiển bằng điện áp hoặc các mạch biến đổi điện áp-tần số. ➢Mạch điều tần trực tiếp dùng điốt biến dung (điện dung mặt ghép biến đổi theo điện RD áp đặt vào): +E1 L1 C1 k CD  R +E (U D k ) 1 CD 2 US 1 L3 C D R L L fdd 3 2 4 2 .LCC3 .( D ) R5 R2 R4 L C4 5 C C2 5 E0 C3 U D U t U S E0 U t .cos t t U S .cos S t E0 ˆ ˆ U D U DMax U t U S E0 0 UUUUEUD Dmin t S 0 ngcp Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Mạch điều tần và điều pha a) Mạch điều tần: ➢Chỉ phân cực ngược cho điốt để tránh ảnh hưởng của RD đến phẩm chất của hệ tạo dao động nghĩa là đến độ ổn định tần số của mạch. ➢Phải hạn chế khu vực làm việc trong đoạn tuyến tính của đặc tuyến điốt biến dung để giảm méo phi tuyến. ➢Thiết bị điều tần có kích thước nhỏ và có thể dùng điốt bán dẫn để điều tần ở tần số siêu cao, khoảng vài trăm MHz nhưng độ tạp tán tham số bán dẫn lớn và kém ổn định. CD CD CDmax CDmin 0 UD 0 t E0 US t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Mạch điều tần và điều pha b) Mạch điều pha: ĐB1 Uđb1 Tín hiệu điều pha Tổng US Udb2 Uđb2 Di pha 900 ĐB2 ˆ U Ut2 ˆ mU. t 2 ➢Tổng dao động đã điều biên U = Uđb1+ Uđb2 là một dao động điều chế về pha và biên độ. Điều D biên ở đây là điều biên ký sinh. Để hạn chế mức D điều biên ký sinh chọn D nhỏ. Để có điều biên m.Uˆ t1 ký sinh nhỏ hơn 1% thì D < 0,35 nên mạch có ˆ Ut1 Udb1 nhược điểm là lượng di pha nhỏ. mU. ˆ U Uˆˆ.(1 m .cos t ).cos  t U .cos  ttt t1 .[cos(   ) cos( ) ] dbtS1 11 t t ttS tS2 mU. ˆ U Uˆˆ.(1 m .cos t ).sin  t U .sin  t t 2 .[sin(   ) t sin(   ) t ] dbt2 2 Sttt 2 2 tS tS Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha a) Nguyên tắc ➢Biến đổi tín hiệu điều tần hoặc điều pha thành tín hiệu điều biên rồi thực hiện tách sóng biên độ. ➢Biến đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều chế độ rộng xung rồi thực hiện tách sóng tín hiệu điều chế độ rộng xung nhờ mạch tích phân. ➢Làm cho tần số tín hiệu cần tách sóng bám theo tần số của một bộ tạo dao động nhờ hệ thống vòng giữ pha PLL, điện áp sai số chính là điện áp cần tách sóng. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha M b) Tách sóng điều tần dùng mạch lệch cộng hưởng C R U 1 D1 S1   D   D Uđt 1 0 2 0 US C R U 2 D2 S2 Với 0 = t Đầu vào hai bộ tách sóng biên độ (D1, D2) là hai mạch cộng hưởng được điều chỉnh tại các tần số 1, và 2. Sự điều chuẩn mạch cộng hưởng lệch khỏi tần số trung bình của tín hiệu vào làm biên độ điện áp vào của hai bộ tách sóng biên độ (U1, U2) thay đổi phụ thuộc vào tần số điện áp vào (Z1, Z2 là trở kháng của hai mạch cộng hưởng): R td1 R td1 Z1 (  ) 1 (  ) 2 1 [2.Q . 1 ]2 0 ˆ ˆ 1 U1 m.U dt .Z1 1 R R ˆ ˆ Z td2 td2 U 2 m.U dt .Z2 2 2 ( 2 ) 2 1 ( 0 ) 1 [2.Q 2 . ] 2 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha M b) Tách sóng điều tần dùng mạch lệch cộng hưởng C R U 1 D1 S1 Chọn: R td1 R td2 R td Uđt U C S 2 R U Q1 Q2 Q D2 S2 2.Q   Đặt: 0 1,2 độ lệch số tần số tương đối giữa tần số cộng hưởng riêng của 0 0 mạch dao động với tần số trung bình của tín hiệu vào. 2.Q   độ lệch lệch số tần số tương đối giữa tần số tín hiệu vào và  0 tần số trung bình. 0 ✓ Khi tần số tín hiệu vào  thay đổi thì Z1, Z2 thay đổi kéo theo sự thay đổi của biên độ điện áp vào nghĩa là quá trình biến đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều biên đã được thực hiện. Qua bộ tách sóng biên độ ta nhận được các điện áp: ˆ ˆ R td1 ˆ ˆ R td2 u S1 K TS.U1 K TS.m.U dt . u S2 K TS.U 2 K TS.m.U dt . 2 2 1 (0 ) 1 (0 ) ˆ u S u S1 u S2 K TS.m.R td .U dt ..(,0 ) ✓ Nhược điểm của tách sóng dùng mạch lệch cộng hưởng là khó điều chỉnh cho hai mạch cộng hưởng hoàn toàn đối xứng nên ít được dùng. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha D Cg 1 U c) Tách sóng điều tần dùng mạch cộng hưởng ghép h s U2 R C U L đt C1 ✓ Nguyên tắc: chuyển biến thiên tần số thành biến L1 1 C C thiên về pha, sau đó thực hiện tách sóng pha nhờ tách U2 2 R C D2 L2 sóng biên độ: UUUUUUDD1 1 21; 2 1 22 2 ✓ Khi tần số tín hiệu vào f = f0 (f0 là tần số cộng hưởng của mạch 1 2 cộng hưởng sơ cấp và thứ cấp): U21 1 U22 U U1 E M 1 I1L E M j..M.I1L I2 UD2 j..L1 r2 U U K .(U U ) 0 D1 E S TS D1 D2 M ✓ Khi tần số tín hiệu vào f > f : Tần số tín hiệu vào càng lệch khỏi 0 I1 I2 tần số cộng hưởng trung tâm f0 thì biên độ U D1 càng lớn hơn biên I, L U độ D2 , do đó trị số điện áp ra US càng lớn. ✓ Khi tần số tín hiệu vào f < f0: Tần số tín hiệu vào càng lệch khỏi tần số cộng hưởng trung tâm f0 thì biên độ càng nhỏ hơn biên độ , do đó trị số điện áp ra US càng âm. ✓ Tách sóng dùng mạch cộng hưởng ghép ít gây méo và dễ điều chỉnh vì cả hai mạch đều cộng hưởng ở tần số f0. Tuy nhiên điện áp ra trong bộ tách sóng này vừa phụ thuộc tần số vừa phụ thuộc biên độ tín hiệu vào nên sinh ra nhiễu biên độ. Để khắc phục nhược điểm này, phải đặt trước mạch tách sóng một mạch hạn chế biên độ. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha Uđt D1 d) Mạch tách sóng tỷ số: R C US1 C U0 ✓ Các điốt tách sóng được mắc nối tiếp 1 C US2 R nhau. Mạch vừa làm nhiệm vụ tách D2 sóng vừa làm nhiệm vụ hạn chế biên độ. US ✓ Dòng qua các điốt nạp điện cho tụ C1. Hằng số thời gian khá lớn nên điện áp trên C1 biến thiên rất chậm làm cho nhiễu biên độ giảm:  R.C1 (0,10,2) U U U U = U - U U 0 S1 S2 S S1 R R 2 2 US1 US2 U0 US1 US2 U0 US1 /US2 1 US . US . 2 2 US1 US2 2 US1 /US2 1 ✓ Khi U0 const, điện áp ra chỉ chỉ phụ thuộc vào tỷ số US1/ US2, hơn nữa US1, US2 giống như trong bộ tách sóng dùng mạch cộng hưởng ghép, phụ thuộc vào biến thiên tần số ở đầu vào. Vì vậy bộ tách sóng tỷ số không có phản ứng với các biến thiên về biên độ ở đầu vào nên tránh được nhiễu biên độ. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
6. Tách sóng điều tần và điều pha e) Mạch tách sóng pha cân bằng dùng điốt: Đ1 + R US1 C _ U US ®p + D Đ2 R U C _ S2 + U2 _ a) b) Uch UUttUtdp 1010111.cos[( )].cos ( ) U ch U 2 .cos[ 02t 02 ] U 2 .cos 2 (t) UUttUt .cos[(  )].cos[] U D11010120202 K S hệ số truyền đạt của bộ TS m.U tách sóng biên độ UUttUtD21010120202 .cos[(  )].cos[] t D (t) (  )t ( ) U U K .U K . U 2 U 2 2.U .U .cos D (t) 01 02 (t) 01 02 1t S1 TS D1 TS 1 2 1 2 D (t) là hiệu pha của hai điện áp vào 2 2 U 2t U S 2 KTS .U D2 KTS . U1 U 2 2.U1.U 2 .cos D (t) 22 UUUKUUUUS S12 S TS.[ 1212 2. . .cos D ()1212 t UUUU 2. . .cos D ( t )] ✓ Vậy trị số tức thời của điện áp ra trên bộ tách sóng phụ thuộc hiệu pha của tín hiệu điều pha và tín hiệu chuẩn. Trường hợp và thì điện áp ra chỉ còn phụ thuộc vào pha của tín hiệu vào (t). Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. Trộn tần a) Định nghĩa: ✓ Trộn tần là quá trình tác dụng vào hai tín hiệu sao cho trên đầu ra bộ trộn tần nhận được các thành phần tần số tổng hoặc hiệu của hai tín hiệu đó (thường lấy hiệu tần số). ✓ Để thực hiện trộn tần phải dùng phần tử phi tuyến hoặc dùng phần tử tuyến tính tham số. f1 Mạch trộn tần f1±f2 b) Nguyên lý: f2 2 n Phân tử phi tuyến: i a a .u a .u a .u Với U = Uns + Uth 0 1 2 n U ns U ns .cos nst U th U th .cos tht a i a a.( Ut .cos.cos Ut U ) U .() 2 22 01ns ns th thns2 th a 2 .(Ut22 .cos2.cos2 Ut  ) 2 nsns thth a2. Uns . Utt th .[cos() ns cos()  thns ]  th ✓ Từ biểu thức đó ta thấy xuất hiện các thành phần tần số theo yêu cầu. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. Trộn tần c) Mạch trộn tần dùng điốt itt1 + U th Utt - Utt + itt2 - b) + - a) Uns ✓ Mạch ngoại sai và mạch trung trung tần mắc nối tiếp nhau. S. UkhiU 0 ✓ Biểu thức dòng điện qua điốt: iD 0 khiU 0 di 1 Trong đó: S Gi du Ri Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. Trộn tần c) Mạch trộn tần dùng điốt i S ✓Vì điện áp ngoại sai là hàm tuần hoàn i theo thời gian nên hỗ dẫn S là một dãy xung vuông với độ rộng xung phụ thuộc S góc cắt . Với điểm tĩnh chọn ở gốc toạ độ S thì:  (900 ) 0 U 0 /2 nst 2 0 Uns ✓Theo Furiê khi đó ta tính được biên độ sóng cơ bản  là: 2.S 1 S S S Stt .S1 Gitt Gio 1 2 2 ✓Để chống tạp âm ngoại sai, dùng sơ đồ trộn tần cân bằng, ở đây điện áp tín hiệu đặt lên hai điôt ngược pha còn điện áp ngoại sai đặt lên hai điôt đồng pha, nghĩa là: U thD1 U th .cos tht U thD2 U th .cos( tht ) U nsD1 U nsD2 U ns nst ✓Do đó dòng điện trung tần qua các điôt do Uth tạo ra: itt11 I tt.cos( ns th ) t itt2 It ttns 22.cos[() thttns It  ] th .cos()   Với: IIISU . tt12 tt tt tt th itt i tt12 i tt 2. I tt .cos tt t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
7. Trộn tần d) Mạch trộn tần dùng Tranzito +E +E C C R 1 C2 Utt R 1 C2 Utt C1 C1 Uth Uth R R2 R3 2 C3 R3 Uns Uns +EC ✓ Ưu điểm của mạch trộn tần kiểu này là có Utt khuếch đại nên tín hiệu ra có biên độ lớn. C3 ✓ Có thể dùng Tranzito trường hay Tranzito lưỡng cực để trộn tần. U ns C1 ✓Có thể dùng cách mắc gốc chung hay phát C2 chung. Mạch mắc gốc chung dùng ở phạm vi tần số cao hay siêu cao vì tần số giới hạn của U R1 R2 C th R3 4 nó cao. Tuy nhiên sơ đồ này độ khuếch đại không bằng mạch phát chung. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
8. Mạch nhân, chia tần số Ud=KdUVUr UV U (fV- fr) LTT và KĐ VCO r fV (fV+ fr) fr Tín hiệu so sánh Ur ('r= r/n Tần số chuẩn TSP VCO LTT và KĐ Tần số ra f V fr = nfv CT n:1 PLL f CT1 f /m TSP VCO v v LTT và KĐ 1:m CT2 n:1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com
Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com