Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử
Mạch điện tử là loại mạch có nhiệm vụ gia công tín hiệu theo những thuật
toán khác nhau, chúng đợc phân loại theo dạng tín hiệu đợc xử lý.
Tín hiệu: là số đo điện áp huặc dòng điện của một quá trình, sự thay đổi của
tín hiệu theo thời gian tạo ra tin tức hữu ích.
Tín hiệu đợc chia làm 2 loại là tín hiệu tơng tự Anolog và tín hiệu só Digital.
Tín hiệu tơng tự là tín hiệu biến thiên liên tục theo thời gian và có thể nhận
mọi giá trị trong khoảng biến thiên của nó.
Tín hiệu số: là tín hiệu đã đợc rời rạc hoá về mặt thời gian và lợng tử hoá về
mặt biên độ, nó đợc biểu diễn bởi tập hợp xung tại những điểm đo rời rạc.
Tín hiệu có thể đợc khuếch đại; điều chế; tách sóng; chỉnh lu; nhớ; đo ;
truyền đạt; điều khiển; biến dạng; tính toán bằng các mạch điện tử.
Để gia công 2 loại tín hiệu số và tơng tự dùng 2 loại mạch cơ bản: mạch t-
ơng tự và mạch số, trong khuôn khổ giáo trình này chỉ xem xét các mạch tơng tự.
Với mạch điện tử tơng tự, chỉ quan tâm tới 2 thông số: biên độ tín hiệu và độ
khuếch đại tín hiệu.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử
![Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử](https://s1.tailieubachkhoa.net/rl6k7x3q9zfh00j8/thumb/2021/11/25/giao-trinh-ky-thuat-mach-dien-tu_Q8I9WHvvU0.jpg)
VroVr Hà nội 5/ 2005 Đào Thanh Toản Phạm Thanh Huyền Võ Quang Sơn ----- ----- Bài giảng Kỹ thuật mạch điện tử Chuyên ngành: KTVT, KTTT, ĐKH-THGT BomonKTDT-ĐHGTVT 2 DTT_PTH_VQS Lời nói đầu: Bài giảng Kỹ thuật Mạch Điện tử đợc biên soạn dựa trên các giáo trình và tài liệu tham khảo mới nhất hiện nay, đợc dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành: Kỹ thuật Viễn thông, Kỹ thuật Thông tin, Tự động hoá, Trang thiết bị điện, Tín hiệu Giao thông. Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã đợc các đồng nghiệp đóng góp nhiều ý kiến, mặc dù cố gắng sửa chữa, bổ sung cho cuốn sách đợc hoàn chỉnh hơn, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Chúng tôi mong nhận đ- ợc các ý kiến đóng góp của bạn đọc! Xin liên hệ: daothanhtoan@uct.edu.vn 3 BomonKTDT-ĐHGTVT 4 DTT_PTH_VQS Chơng I. Những khái niệm chung và cơ sở phân tích mạch điện tử I. Mạch điện tử: Mạch điện tử là loại mạch có nhiệm vụ gia công tín hiệu theo những thuật toán khác nhau, chúng đợc phân loại theo dạng tín hiệu đợc xử lý. Tín hiệu: là số đo điện áp huặc dòng điện của một quá trình, sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin tức hữu ích. Tín hiệu đợc chia làm 2 loại là tín hiệu tơng tự Anolog và tín hiệu só Digital. Tín hiệu tơng tự là tín hiệu biến thiên liên tục theo thời gian và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiên của nó. Tín hiệu số: là tín hiệu đã đợc rời rạc hoá về mặt thời gian và lợng tử hoá về mặt biên độ, nó đợc biểu diễn bởi tập hợp xung tại những điểm đo rời rạc. Tín hiệu có thể đợc khuếch đại; điều chế; tách sóng; chỉnh lu; nhớ; đo ; truyền đạt; điều khiển; biến dạng; tính toán bằng các mạch điện tử. Để gia công 2 loại tín hiệu số và tơng tự dùng 2 loại mạch cơ bản: mạch t- ơng tự và mạch số, trong khuôn khổ giáo trình này chỉ xem xét các mạch tơng tự. Với mạch điện tử tơng tự, chỉ quan tâm tới 2 thông số: biên độ tín hiệu và độ khuếch đại tín hiệu. Biên độ tín hiệu: liên quan mật thiết đến độ chính xác của quá trình gia công tín hiệu và xác định mức độ ảnh hởng của nhiễu đến hệ thống. Khi biên độ tín hiệu nhỏ mV, huặc àV, thì nhiễu có thể lấn át tín hiệu, vì vậy khi thiết kế các hệ thống điện tử cần lu ý nâng cao biên độ tín hiệu ngay ở tầng đầu của hệ thống. Khuếch đại tín hiệu là chức năng quan trọng nhất của mạch tơng tự, có thể thực hiện trực tiếp huặc gián tiếp trong các phần tử chức năng của hệ thống, thông thờng trong một hệ thông lại chia thành tầng gia công tín hiệu, tầng khuếch đại công suất. Hiện nay các mạch tổ hợp(IC) tơng tự đợc dùng phổ biến, không những đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật mà còn có độ tin cậy cao và chi phí thấp, tuy nhiên chúng đợc dùng chủ yếu cho tín hiệu có phạm vi tần số thấp. Xu hớng phát triển của kỹ thuật mạch điện tử tơng tự là nâng cao độ tích hợp, và khả năng ứng dụng của mạch. II. Các kiến thức cơ bản về transistor Xem lại ở các giáo trình Cấu kiện Điện tử, những nội dung sau: 1- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, 2- Có 3 cách mắc cơ bản của BJT(FET) : EC(SC); CC(DC); BC(GC). 3- Các ứng dụng của BJT và FET, tuỳ theo việc phân cực mà T sẽ làm việc theo các chế độ sau: + Chế độ khuếch đại tín hiệu: phân cực ở chế độ khuếch đại + Làm việc ở chế độ khoá: miền bão hoà và miền cắt 4- Các sơ đồ tơng đơng của T 5- Đặc tính tần số của T 6- Sơ đồ và cách tính toán cuả T khi khuếch đại tín hiệu nhỏ 7- So sánh giữa BJT và FET, Gợi ý : 5 BomonKTDT-ĐHGTVT Fet có u điểm kích thớc và điện áp cung cấp(dẫn đến công suất tiêu thụ) nhỏ hơn và độ tin cậy cao hơn BJT, nhng Fet lại có nhợc điểm là điện dẫn g nhỏ và nhạy cảm với điện tích tĩnh, vì vậy Fet thờng đợc tích hợp trong mạch IC, còn BJT thờng dùng cho mạch rời. III. Mạch cấp nguồn và ổn định chế độ làm việc 1. Đặt vấn đề: Trong các tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ, điểm làm việc nằm trong miền tích cực của BJT, trong miền thắt của FET, ở chế độ tĩnh, trên các cực của T có các dòng điện tĩnh Ic(TD); IB(IG) và điện áp một chiều UCE(UDS); UBE(UGS). Điểm làm việc tơng ứng với chế độ này là điểm làm việc tĩnh Q. Khi có tín hiệu vào thì điện áp và dòng điện thay đổi xung quanh giá tri tĩnh, để đảm bảo cho các tầng làm việc bình thờng trong những điều kiện khác nhau, ngoài việc cung cấp điện áp thích hợp cho các cực, còn cần phải ổn định điểm làm việc tĩnh đã chọn, nếu không chất lơng làm việc của tầngbị giảm sút. 2. Với BJT. a. Sơ đồ ổn đinh tuyến tính: Sơ đồ phổ biến là sơ đồ hồi tiếp- một chiều: nhằm biến đổi điện áp mạch vào của T sao cho có thể hạn chế sự di chuyển điểm tĩnh trên đặc tuyến ra, gây nên bởi các yếu tố mất ổn định. Sơ đồ nh sau: Ví dụ hình a: 6 Vcc Uv R1 Rc C5 R2 Vcc UrUv Q3 Ur C2Q2 C1 R1 Re UvUr R2 R1 C2 C1 Q1 Rc Vcc IcI1 I1 h.a h.b h.c Mạch cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp âm điện áp ha. EC; hb:CC; hc: BC DTT_PTH_VQS Nguyên tắc ổn định: nếu có một nguyên nhân mất ổn định nào đó làm cho dòng một chiều ICEo trên colector tăng thì điện thế UCEo giảm, do đó dòng định thiên IBo= UCEo/R1 giảm theo, làm ICEo giảm xuống, nghĩa là dòng tĩnh ban đầu giữ nguyên. Cũng có thể dùng sơ đồ hồi tiếp dòng điện: Nguyên tắc ổn định nh sau: Khi IC tăng, thì điện áp UEo=Ie. Re, tăng. vì điện áp Ue lấy trên bộ phân áp R1 và R2 không đổi, nên UBEo=IBR2- UEo giảm làm cho IB giảm, do vậy IC không tăng. Tụ Ce có tác dụng tránh hồi tiếp - xoay chiều. a. Sơ đồ ổn đinh phi tuyến : áp dụng phơng pháp bù nhiệt nhờ các phần tử có tham số phụ thuộc vào nhiệt độ nhứ T, D, Điện trở nhiệt, phơng pháp này thích hợp cho mạch tổ hợp. - Nếu D và T nh hình a đều đợc sản xuất từ một loại bán dẫn nh nhau, và nhiệt độ mặt ghép của chúng nh nhau, thì đặc tính nhiệt của điện áp B-E và của điện áp hạ trên D là nh nhau; hơn nữa UBE; UD có chiều ngợc nhau, nên ảnh hởng của nhiệt độ đợc bù hoàn toàn. - Sơ đồ hình B cũng làm việc theo nguyên tắc đó, khi mắc nối tiếp R2 với D phân cực thuận, thì R1, R2, D tạo thành mạch phân áp đa điện áp vào B, nếu chọn R2<<R1 thì UB hầu nh không phụ thuộc nguồn Vcc. - Sơ đồ hình c: dùng điện trở có hệ số nhiệt - để bù, khi nhiệt độ tăng thì RT giảm, do đó điện áp UE tăng làm IC giảm sao cho có thể bù lại sự tăng của IC theo nhiệt độ Các mạch loại này có u điểm có tổn hao phụ không đáng kể, không gây ảnh hởng đến áp ra. 7 Rc Re 1k R2 CeRe R1 C 1uF R2 Vcc UrUv Q3 Ur C2 Vcc Q2 C1 R1 Re UvUr Uv R2 R1 C2 C1 Q1 Rc Vcc ha hb hc Sơ đồ cung cấp và ổn định điểm làm việc bằng hồi tiếp - dòng điện một chiều. ha. EC; hb: CC; hc: BC BomonKTDT-ĐHGTVT c. ổn định trong mạch tổ hợp tơng tự Dùng các nguồn điện để ổn định vì nguồn dòng dễ chế tạo dới dạng tổ hợp, trên sơ đồ dới đây, giả thiết IC không phụ thuộc UCE và Q1, Q2 có tham số hoàn toàn giống nhau và ở cùng một nhiệt độ, do đó: IC1=IC2 và IB1=IB2= IC1/BN Theo sơ đồ hình a: I1=IC1+ 2IB2 = IC2+ 2IC2/BN Từ đó suy ra: IC2= I1/(1+2/BN)≈ I1 khi BN>>2 Từ đây ta thấy có thể dùng I1 để điều khiển trị số của IC2. Để I1 ổn định, đơn giản nhất là nối A với Vcc qua R. Trong các mạch tổ hợp, tránh chế tạo các điện trở có trị số lơn, do vậy khó có dòng I1 nhỏ, vì vậy để đạt đợc I1 nhỏ thờng dùng sơ đồ bên phải. 3. với FET Vấn đề ổn định nhiệt của FET là làm cho điểm làm việc không phụ thuộc vào độ tạp tán tham số của FET, không phụ thuộc nhiệt độ, thời gian, và các biến đổi của điện áp nguồn cung cấp, cũng giống BJT biện pháp ổn định nhiệt của FET cũng dùng nguyên tắc hồi tiếp - dòng điện và điện áp. ví dụ: Các loại sơ đồ hồi tiếp - dòng điện thông qua RS có dạng nh hình sau: Nếu coi IG=0, ta có U'G=IDRS + UGS; biểu thức này cho biết dạng của đờng điện trở Rs với độ dốc: 8 Rt (-) Vcc Rc Q3 C2 C1 R1 R2 Uv Ur Re D2 Re1 Ur Uv R2 R1 C3 C4 Q2 Rc1 Vcc -VccR3 D1 Re Ur Uv R2 R1 C2 C1 Q1 Rc Vcc ha. Sơ đồ bù U BE hb. Sơ đồ bù U BE và nguồn cấp Hình c. Sơ đồ bù điện trở nhiệt R Ucc Ucc Q1 Q2 A Ucc Ucc Q1 Q2 Ur + - Vs1 RG RS UDD RD Q1 IS DTT_PTH_VQS tgα=-(dID/dUGS) U'G phải chọn sao cho dòng máng ID không đổi khi thay FET, chọn U'G chính là chọn RG , điện trở ổn định. 9 BomonKTDT-ĐHGTVT chơng 2. Hồi tiếp I. Khái niệm: 1. Định nghĩa: Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra(điện áp huặc dòng điện) của mạng 4 cực tích cực(phần tử khuếch đại- Transistor huặc KĐTT) về đầu vào thông qua một mạng 4 cực, mạng 4 cực này gọi là mạng hồi tiếp. Hồi tiếp đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật mạch điện tử tơng tự, nó cho phép cải thiện các tính chất của bộ khuếch đại nh: trở kháng vào, trở kháng ra, băng thông,... 2. Phân loại: Theo tác dụng hồi tiếp có hai loại về hồi tiếp cơ bản: - Hồi tiếp (-) : Tín hiệu hồi tiếp – ngợc pha với tín hiệu vào - Hồi tiếp (+): Tín hiệu hồi tiếp – cùng pha với tín hiệu vào Trong các loại hồi tiếp ta lại quan tâm: tín hiệu hồi tiếp là một chiều hay xoay chiều, hồi tiếp âm một chiều đợc dùng để ổn định chế độ công tác, còn hồi tiếp âm xoay chiều đợc dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại. Quan tâm đến cách ghép nối tiếp hay song song. Tổng hợp ta có các loại nh sau: + Hồi tiếp nối tiếp điện áp: tín hiệu hồi tiếp đa đến đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp đầu ra. + Hồi tiếp song song điện áp: tín hiệu hồi tiếp đa đến đầu vào song song với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với điện áp đầu ra. + Hồi tiếp nối tiếp dòng điện: tín hiệu hồi tiếp đa đến đầu vào nối tiếp với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện đầu ra. + Hồi tiếp song song dòng điện: tín hiệu hồi tiếp đa đến đầu vào song song với nguồn tín hiệu ban đầu và tỷ lệ với dòng điện đầu ra. 10 K K ht +(-)XV X R X ht X h X V : tín hiệu vào X R : tín hiệu ra X ht : tín hiệu hồi tiếp K: Hệ số khuếch đại của mạch Khuếch đại K ht : Hệ số khuếch đại mạch hồi tiếp Hình. Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp DTT_PTH_VQS 11 K K ht u V u R u ht Hình. Sơ đồ khối hồi tiếp nối tiếp điện áp K K ht u V u R u ht Hình. Sơ đồ khối hồi tiếp nối tiếp dòng điện i ht K K ht u V u R u ht Hình. Sơ đồ khối hồi tiếp song song điện áp K K ht u V u R u ht Hình. Sơ đồ khối hồi tiếp song song dòng điện i ht BomonKTDT-ĐHGTVT 3. Các phơng trình cơ bản: Từ sơ đồ suy ra các quan hệ: + XR = KXh + Xv = KnXn + Xh = Xv - Xht nếu tín hiệu vào(Xh) và tín hiệu hồi tiếp Xht đồng pha (Xv = Xh + Xht) + Xh = Xv + Xht nếu tín hiệu vào(Xh) và tín hiệu hồi tiếp Xht ngợc pha (Xv = Xh - Xht) + Xht = KhtXr n n R tp htV R KK X XK KK K X XK '; 1 ' == ± == K’ : Hàm truyền đạt mạng 4 cực tích cực có hồi tiếp Ktp: Hàm truyền đạt toàn phần của nó Kn: Hàm truyền đạt toàn phần của khâu ghép - Gọi Kv= KKht là hệ số khuếch đại vòng - Gọi g = 1 ± Kv=1 ± KKht là độ sâu hồi tiếp(dấu – khi hồi tiếp song song, dấu + khi hồi tiếp là nối tiếp) Các tham số này dùng để đánh giá mức độ thay đổi các tham số của bộ khuếch đại. Phân biệt các trờng hợp sau: • g >1, tức K’<K, tức mạch hồi tiếp mắc vào làm giảm hệ số khuếch đại, ta có hồi tiếp (-). 12 K K ht + X V X R X ht X h X V : tín hiệu vào X R : tín hiệu ra X ht : tín hiệu hồi tiếp K: Hệ số khuếch đại của mạch Khuếch đại K ht : Hệ số khuếch đại mạch hồi tiếp X n : tín hiệu từ tầng trước K n : Hệ số khuếch đại mạch ghép Hình. Sơ đồ khối bộ tổng quát khuếch đại có hồi tiếp Kn X n + - DTT_PTH_VQS • g K, tức mạch hồi tiếp mắc vào làm tăng hệ số khuếch đại, ta có hồi tiếp (+). • g=1, tức K’ = K, mạch trở thành mạch dao động(xem chơng mạch dao động) III. Phơng pháp phân tích mạch có hồi tiếp: Phân tích là việc tìm ra các thông số cơ bản: Zv, Zr, K, B...Cơ bản giống nh các mạch điện tử khác, chủ yếu vẫn dùng các kiến thức của lý thuyết mạch điện để phân tích, ngoài ra còn có thể kết hợp với các lý thuyết khác nh lý thuyết điều khiển tự động. Hồi tiếp + sẽ xem xét tại chơng dao động, sau đây xét cho các trờng hợp hồi tiếp - Sau đây là ví dụ về các trờng hợp, phần tử tích cực là Transistor: a, Hồi tiếp âm dòng điện, ghép nối tiếp Chọn giá trị của các tụ điện sao cho trở kháng của nó với tần số tín hiệu làm việc của mạch là rất nhỏ, để có thể coi tín hiệu đợc nối tắt mà không qua Re ở sơ đồ không hồi tiếp. Với sơ đồ có hồi tiếp, không dùng Re, nên dòng ngõ ra ie≈ic, đi qua Re tạo ra điện áp xoay chiều, đây cũng chính là điện áp hồi tiếp Vht=Ve=Re.ie(phải tính là điện áp vì tín hiệu Xh là tín hiệu áp-Vs). Hệ số khuếch đại hồi tiếp: Kht=Xht/Xr = Vht/Vc=(iB.β.Re) /(-iB.β.Rc)= - Re/Rc Từ kết quả này ta có thể tình tiếp các thông số khác 13 ur Vs Vcc C2 C1 R2 R1 Re=Rht Rc hình. Mạch khuếch đại hồi tiếp ie uht= ve BomonKTDT-ĐHGTVT b, Hồi tiếp âm điện áp, ghép nối tiếp Cặp điện trở Rht và Re1 tạo thành cặp phân áp lấy tín hiệu áp ur về đầu vào, điện áp hồi tiếp lấy trên điện trở Re1, có giá trị: Rht uVhtKu Rht Vht ủr + === > + = 1Re 1Re/'. 1Re 1Re Từ công thức ta thấy hệ số khuếch đại hồi tiếp phụ thuộc vào 2 điện trở Re1 và Rht, nhng để đảm bảo chế độ thiên áp một chiều cho Q1, Re1 không thể thay đổi trong phạm vi lớn, vì vậy hệ số khuếch đại hồi tiếp phụ thuộc chủ yếu vào Rht. 14 Vcc Q2 Rc2R2 C3 urC2 C1 R1 Rc1 Q1 Vs Hình. Mạch khuếch đại không hồi tiếp Ce ur Vs Vcc C2 C1 R2 R1 Re Rc hình. Mạch khuếch đại không hồi tiếp DTT_PTH_VQS c, Hồi tiếp âm điện áp, ghép song song Điện trở Rht thay thế Rb phân áp cho B của Transistor, đồng thời Rht cũng lấy điện áp ra hồi tiếp về. Rht kết hợp với tổng trở ngõ vào tạo thành mạch phân áp, điện áp hồi tiếp đ- ợc xac đinh: Rhthie hieuVhtKu Rhthie hieVht ủr + === > + = /'. 15 Re1 Rht Vcc Q2 Rc2R2 C3 urC2 C1 R1 Rc1 Q1 Vs Hình. Mạch khuếch đại hồi tiếp điện áp nối tiếp + + - - + Vht Rht Ur Vcc Vs C2 C1 Rc Q1 Hình. Hồi tiếp âm điện áp song song hieuht BomonKTDT-ĐHGTVT d, Hồi tiếp âm dòng điện, ghép song song Mạch hồi tiếp dùng Rht lấy Ve2 để phân cực cho B1 đồng thời lấy tín hiệu ra ic2≈ ie2 qua Re2 tạo tín hiệu dòng iht. Dòng điện hồi tiếp iht phản ánh thành điện áp hồi tiếp Vht qua điện trở Rht đa đến đầu vào Hệ số hồi tiếp dòng điện: Ki=(Re2+Rht)/Re2 16 U r Re2 Q2 Rc2 C3 Rb 2Rb1 Vc c Vs C2 C 1 Rc1 Q1 Rht i ht Mạch hồi tiếp âm dòng, ghép song song hie i e2 Ur Vcc Vs C2C1 Rb Rc Q1 Hình .Mạch không hồi tiếp DTT_PTH_VQS IV. ảnh hởng của hồi tiếp đến các thống số của mạch. ảnh hởng của hồi tiếp đợc tóm tắt theo bảng sau: Các thông số kỹ thuật Hồi tiếp âm dòng điện nối tiếp Hồi tiếp âm điện áp nối tiếp Hồi tiếp âm điện áp song song Hồi tiếp âm dòng điện song song Tổng trở ngõ vào: Zv Zi.g Zi.g Zi /g Zi /g Tổng trở ngõ ra: Zr Zo.g Zo /g Zi /g Zi.g Độ khuếch đại điện áp: KU Ku/g Ku/g Ku/g Ku/g Độ rộng băng thông: B B.g B.g B.g B.g Trong đó g =1± K.Kht Các mạch khuếch đại hồi tiếp âm làm tăng tổng trở ngõ vào thờng dùng cho tầng tiền khuếch đại, để không làm giảm biên độ của tín hiệu hữu ích, các mạch hồi tiếp âm làm giảm tổng trở ngõ ra thờng dùng cho các tầng cuối(công suất), để tăng khả năng cấp dòng cho tải. Ngoài các thông số thống kê trên, mạch hồi tiếp còn có tác dụng giảm biên độ nhiễu, giảm độ méo phi tuyến và méo tần số. 17 Ce2 Re ... ra trên cơ sở điện áp vào đối với các mạch sau: 60 V1 Vout IDEAL 10k R5 5k R3 5k10k 10k Vout V2 V1 U1 IDEAL 5k 10k 10k 5k Hình 3 V1 V2 Vout IDEAL 1k 1k 5k 10k Hình 2 V1 V2 Vout IDEAL5k 2k 10k 1k Hình 4 V3 V1 V2 Vout IDEAL 10k 5k 50k 25k 4k Hình 5 V2 V1 V3 Vout IDEAL1k 10k 5k 1k 2k Hình 6 V1 V2 V3 V4 Vout IDEAL 8k 6k 5k 10k 10k Hình 1 Hình 7 V3 V4 Vout IDEAL R2 5k 3k 20k 10k 30k Hình 8 159 BomonKTDT-ĐHGTVT Trong các bài sau (từ 11-15) hãy thiết kế mạch KĐTT để có đợc mối quan hệ sau: Bài 11 v0 = 3v1 + 11v2 - v3 - 10v4 Bài 12 v0 = 8v1 + 81v2 - 24v3 - 39v4 Bài 13 v0 = 60v1 + 18v2 - 3v3 - 11v4 Bài 14 v0 = 3v1 + 4v2 +63 v3 -14v4 – 55v5 Bài 15 Thiết kế mạch (sử dụng bộ KĐTT) thực hiện hàm: y = 2.a + 21 dt db + 31 ∫ c dt . Bài 16. Thiết kế mạch (sử dụng bộ KĐTT) thực hiện hàm: y = 32. a – 2 dt db – 52 ∫ c dt . Bài 17. Thiết kế mạch thực hiện hàm: Y=37lnx+23expx Bài 18. Thiết kế mạch thực hiện hàm: Y=37lnx1+2x1.x2 Bài 19. Thiết kế mạch thực hiện hàm: Y=31lnx1+9x1/x2 Bài 20. Thiết kế mạch thực hiện hàm: Y=7expx1-2x1.x2+x1/x2 (với a, b, c, x1, x2 là điện áp vào; y, Y là các giá trị điện áp ra). IDEAL Vout1 V1 V1 IDEAL 100k 100k 50k 50k 50k Hình 9 10k 10k 10k Vout IDEAL 10k V2 10k IDEAL 10k V1 10k IDEAL 10k Hình 10 160 DTT_PTH_VQS Tài liệu tham khảo: 1. Electronics circuits, Ghausi, ISBN Editor , 1982 2. Kỹ thuật Mạch điện tử, Phạm Minh Hà, NXB KHKT 1999. 3. Điện tử Công suất, Nguyễn Bính, NXB KHKT 2000. 4. Industrial Electronics and control, SK BHATTACHARYA, ISBN Editor, 1995 161 BomonKTDT-ĐHGTVT Mục lục: Chơng I. Những khái niệm chung và cơ sở phân tích mạch điện tử.................5 I. Mạch điện tử:...........................................................................................5 II. Các kiến thức cơ bản về transistor..........................................5 III. Mạch cấp nguồn và ổn định chế độ làm việc........................6 2. Với BJT...........................................................................................................6 3. với FET...........................................................................................................8 chơng 2. Hồi tiếp...........................................................................................10 I. Khái niệm:................................................................................................10 1. Định nghĩa:...................................................................................................10 3. Các phơng trình cơ bản:................................................................................12 III. Phơng pháp phân tích mạch có hồi tiếp:...............................13 a, Hồi tiếp âm dòng điện, ghép nối tiếp...........................................................13 b, Hồi tiếp âm điện áp, ghép nối tiếp...............................................................14 c, Hồi tiếp âm điện áp, ghép song song...........................................................15 d, Hồi tiếp âm dòng điện, ghép song song.......................................................16 IV. ảnh hởng của hồi tiếp đến các thống số của mạch........17 Chơng 3. Các sơ đồ cơ bản của tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ dùng Transistor ......................................................................................................................18 I. Khái niệm.................................................................................................18 II. Phân tích mạch khuếch đại bằng sơ đồ tơng đơng..........18 1. Mạch tơng đơng của Transistor....................................................................18 2. Mạch tơng đơng kiểu EC:.............................................................................19 3. Mạch tơng đơng kiểu BC:.............................................................................19 4. Mạch tơng đơng kiểu CC:.............................................................................20 5. Phân tích mạch khuếch đại bằng mạch tơng đơng........................................20 III. Tính toán các thông số ở chế độ động.................................21 IV. Transistor Trờng- FET....................................................................22 V. Các phơng pháp Ghép tầng giữa các bộ khuếch đại ........23 1. Ghép RC.......................................................................................................24 2. Ghép biến áp.................................................................................................24 3. Ghép trực tiếp...............................................................................................26 4. Các kiểu ghép transistor khác.......................................................................26 5. Mạch khuếch đại vi sai.................................................................................27 CHơng 4 . Khuếch đại công suất...................................................................30 I. Định nghĩa và phân loại...................................................................30 II. Mạch khuếch đại chế độ A.............................................................30 III. Mạch khuếch đại chế độ B............................................................31 a. Mạch khuếch đại đẩy kéo.............................................................................32 b. Mạch khuếch đại đẩy kéo, đối xứng bù (ngợc)...........................................33 c. Mạch khuếch đại kết cuối đơn với 2 nguồn cung cấp...................................34 d. Mạch khuếch đại kết cuối đơn với 1 nguồn cung cấp...................................35 IV. Mạch khuếch đại chế độ C............................................................35 Hoạt động ..................................................................................................36 Chơng 5. Khuếch đại thuật toán....................................................................38 162 DTT_PTH_VQS I. cơ bản về bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier)....................................................................................................38 II. các tham số cơ bản của bộ kđtt.................................................39 1. Hệ số khuếch đại hiệu Kd.............................................................................39 2. Dòng vào tĩnh và điện áp lệch không............................................................40 3. Tỷ số nén tín hiệu đồng pha ........................................................................40 III. Các sơ đồ cơ bản của bộ KĐTT.....................................................41 1. Bộ khuếch đại đảo.........................................................................................41 2. Mạch khuếch đại không đảo.........................................................................42 3. Mạch khuếch đại tổng..................................................................................42 4. Mạch khuếch đại hiệu...................................................................................43 5. Mạch tích phân.............................................................................................44 6. Mạch vi phân................................................................................................45 7. Mạch so sánh................................................................................................46 8. Mạch khuếch đại logarit...............................................................................46 9. Mạch exp:.....................................................................................................47 10. Mạch nhân(chia) tơng tự:............................................................................48 IV. Phần Bài tập.........................................................................................48 2. Bài toán ngợc ...............................................................................................50 Chơng 5 .Mạch lọc tích cực..........................................................................54 I. Khái niệm về mạch lọc tần số.......................................................54 II. Mạch lọc thụ động...........................................................................55 III. Mạch lọc tích cực............................................................................58 1 Thực hiện mạch lọc thông thấp và thông cao bậc 2......................................60 2. Thực hiện mạch lọc thông thấp và thông cao bậc cao, n>2..........................63 3. Mạch lọc chọn lọc và mạch lọc thông dải....................................................63 4. Mạch nén chọn lọc .......................................................................................66 Chơng 6.Các mạch dao động........................................................................68 I. KháI niệm.................................................................................................68 1.Điều kiện dao động và đặc điểm của mạch tạo dao động..............................70 2. Tính toán mạch dao động.............................................................................70 II. Các loại mạch dao động..................................................................72 1. Mạch dao động L,C ....................................................................................72 2. Mạch dao động R,C......................................................................................77 3. Mạch dao động dùng thạch anh...................................................................84 Chơng7. điều chế biên độ.............................................................................89 I. Định nghĩa...............................................................................................89 II.điều biên(AM)..........................................................................................89 1 Phổ của tín hiệu điều biên.............................................................................89 .........................................................................................................................90 2 Quan hệ năng lợng trong điều chế biên độ....................................................90 3. Các chỉ tiêu cơ bản của dao động đã điều biên.............................................91 4. Phơng pháp tính toán mạch điều biên..........................................................93 5. Mạch điều biên cụ thể..................................................................................95 III. Điều chế đơn biên............................................................................98 1. Khái niệm....................................................................................................98 2. Các phơng pháp điều chế đơn biên..............................................................98 IV.điều tần(fm) và điều pha(PM)......................................................102163 BomonKTDT-ĐHGTVT .......................................................................................................................102 1. Các công thức cơ bản và mối quan hệ của hai phơng pháp........................102 2, Phổ của dao động đã điều tần và điều pha.................................................103 3, Mạch điều tần và điều pha.........................................................................103 4.Một số biện pháp để nâng cao chất lợng tín hiệu điều tần..........................110 Chơng 8. Giải điều chế(tách sóng).............................................................111 I. Khái niệm:..............................................................................................111 1. Các tham số cơ bản của tách sóng biên độ:................................................111 2. Mạch tách sóng biên độ:.............................................................................112 III. Tách sóng tín hiệu điều tần ....................................................117 Mạch có dạng nh hình vẽ d ới đây: ..................................................................118 IV. Vòng khóa pha PLL(Phase Locked Loop)...............................124 1. Cấu tạo........................................................................................................124 2. Nguyên tắc hoạt động:................................................................................125 3. ứng dụng của PLL.......................................................................................127 Chơng 9. Trộn tần.......................................................................................129 I. Khái niệm...............................................................................................129 1. Định nghĩa: ................................................................................................129 2. Nguyên lý trộn tần:.....................................................................................129 II. Hệ phơng trình đặc trng:............................................................130 III. NHiễu trong mạch trộn tần ........................................................................................................................131 IV. Mạch trộn tần..................................................................................132 1. Mạch trộn tần dùng Diode..........................................................................132 2. Mạch trộn tần dùng phần tử khuyếch đại...................................................135 chơng 10. Chuyển đổi tơng tự – số..............................................................143 và chuyển đổi số – tơng tự..........................................................................143 I. Cơ sở lý thuyết...................................................................................143 1. Khái niệm chung:.......................................................................................143 2. Các tham số cơ bản.....................................................................................145 3.Nguyên tắc làm việc của bộ ADC: ........................................................................................................................145 II. Các phơng pháp cụ thể:.................................................................147 1. Chuyển đổi tơng tự – số:.............................................................................147 2. Chuyển đổi số – tơng tự (DA).....................................................................153 Phần bài tập:...............................................................................................157 I. Bài tập Transistor – chế độ động.............................................157 II.Bài tập KTĐT - Phần Khuếch đại công suất............................158 1. Cho mạch khuếch đại chế độ A..................................................................158 2. Bộ khuếch đại ghép biến áp:.......................................................................158 III. Phần Khếch đại thuật toán.......................................................158 Tài liệu tham khảo:.....................................................................................161 164
File đính kèm:
giao_trinh_ky_thuat_mach_dien_tu.pdf