Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 2: Mạch chức năng trong kỹ thuật viễn thông

Bài giảng "Nhập môn điện tử - Chương 2: Mạch chức năng trong kỹ thuật viễn thông" trình bày các nội dung: Các mạch chứa phần tử phi tuyến, mạch nhân tương tự, mạch điện tử logarit, mạch tạo dao động. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 2: Mạch chức năng trong kỹ thuật viễn thông Tr ường Đ ại H ọc Công Ngh ệ  Thông Tin KHOA MẠNG & TRUYỀN THÔNG BÀI GIẢNG  NHẬP MÔN ĐI Ệ THÁNG 9/2012 N TỬ  1 Chương 2: Mạch chức năng trong kỹ thuật viễn thông 1. Các mạch chứa phần tử phi tuyến 2. Mạch nhân tương tự 3. Mạch điện tử logarit 4. Mạch tạo dao động 2 1. Các mạch chứa phần tử phi tuyến  Mạch điện tử có chứa các phần tử phi tuyến (có trị số  thay đổi theo thời gian) như: nhiệt điện trở thermistor,  điện trở phi tuyến varistor, điốt điện tử, điốt bán dẫn  Điện trở phi tuyến:  Điện dung phi tuyến:  Cuộn dây phi tuyến: 3 Đặc tính mạch phi tuyến Đặc tuyến Vôn­Ampe là đường phi tuyến. Kh«ng thÓ ¸p dông nguyªn lý xÕp chång cho m¹ch phi tuyÕn. HÖ ph­¬ng tr×nh ®Æc tr­ng cho m¹ch ®iÖn phi tuyÕn lµ mét hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n phi tuyÕn, tøc lµ hÖ cã hÖ sè phô thuéc vµo biÕn sè. M¹ch ®iÖn phi tuyÕn cã kh¶ n¨ng lµm giµu phæ cña tÝn hiÖu, tạo tần số. 4 Các phương pháp giải  các bài toán về mạch phi tuyến 1. Phương pháp đồ thị 2. Phương pháp số  5 Các phương pháp giải  1.các bài toán v ềị m Phương pháp đồ th : từạ ch phi   các đ ặc tuyến của  tuy ến ử ta vẽ đặc tuyến chung của mạch sau  các phân t đó xác định điểm làm việc của mạch theo các  điều kiện của bài toán.           Mạch ghép các phần tử song song             Mạch ghép các phần tử nối  tiếp 6 .Nhược điểm: tính chính xác không cao, giải bằng  2. Phương pháp số: đưa bài toán về dạng  đại số và giải phương trình đại số a) Phương pháp lặp cơ bản ◦ Cơ sở toán học: xét phương trình g(x) = 0 (1) ◦ Ta đưa phương trình về dạng x = f(x) (2) sao  cho f(x) là hàm có tập xác định là R ◦ Chọn x0 là một nghiệm gần đúng của (1) ◦ Ta có x1 = f(x0); x2 = f(x1); x3 = f(x2),…, xn+1  = f(xn) ◦ Ta lặp đi lặp lại đến khi xn+1 = xn = x (*) thì x  là nghiệm của (1) ◦ Chứng minh: dễ dàng thấy rằng khi xảy ra điề7u  b) Phương pháp lặp Newton Cơ sở toán học: xét phương trình g(x) = 0. Chọn nghiệm ban đầu tương đối gần đúng là x0 Ta có: nghiệm gần đúng bậc 1 là: Nghiệm gần đúng bậc n là: Phép lặp càng lớn thì hiệu xn+1 – xn càng nhỏ, do  đó biểu thức tổng quát của đạo hàm càng đúng cho  8 Một số bài toán về mạch phi tuyến: Bài 1: Cho VA > VB, với A1 và A2 là 2 ampe kế lí tưởng lần lượt  chỉ IA1 = 30mA và IA2 = 5mA. R1 = 1 kΏ ;R2 = 2 kΏ ; R3 = 3  kΏ; R4 = 4kΏ.  X là một phần tử phi tuyến. Tính UAB và  công xuất trên X ? a/ Nếu X là một varistor có đặc trưng vôn – ampe là i = ku2  .   K đo bằng mA/V2 b/ Nếu X là một đèn điện tử đóng – mở. Nếu VD > VB thì đèn  cho dòng chạy qua với I5 Giải: a/ Phương trình điện thế nút sau: 10 Nếu: u4=20 Nếu: u4=­20 Tuy nhiên khi u5 > 0 mà i5 b/ Giả sử VD>VB: Vậy VD ≤ VB và khi đó thì UAB  VB Do đó điều kiện đề bài không phù hợp với thực tế. 12 Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ, với R1=1k;  R2=2k; R3=3k;R4=4k. Q là một đèn quang điện có anôt nối với  điểm C, catôt nối với điểm D. Nếu điện thế  anôt cao hơn điện thế catôt thì đèn mở i0 =  10 mA đi qua, ngược lại thì đèn đóng, không  có dòng đi qua. Hiệu điện thế đặt giữa A,B  là UAB = 100 V. 1. a. Đèn Q đóng hay mở ?     b. Tính hiệu điện thế giữa 2 cực của  13 Giải: 1) a) Giả sử bóng đèn đóng, khi đó mạch  điện cho điện trở tương đương là R = 2,4 kΏ Khi đó UCB = 75 V và UDB = 33,3 V => VC  > VB nên đèn mở. Vậy đèn điện tử mở. b) Đèn mở. Ta xét mạch ACB có:        i1R1 + i3R3 =UAB  hay i1 + 3(i1 – 10) = 100  hay i1 = 32,5mA, i3 = 22,5 mA Tương tự với mạch ADB. Ta cũng được: 14        i4 = 13,3mA và i2 = 23,3 mA,  b) Tương tự như câu 1 ta có: Dòng qua Diode là i1 – i3 = 7 mA và UCD = 27,2 V  >20V 15 Bài 3: Trong mạch cầu  hình có các điện trở R1= 2 Ώ;  R2=4 Ώ; R3= 1 Ώ; X là một varistor có i=kU2. a. Vẽ đường đặc tuyến Vôn­Ampe U= f(i) của  varistor.  Gọi            là điện trở tức thời của  varistor. Có thể nói gì về điện trở này khi i biến  thiên từ 0 đến +∞. b. Biết k= 0,25 (A/V2). Người ta điều chỉnh hiệu  điện thế U0= UAD để cầu cân bằng. Tính công  suất điện P tiêu thụ trên varistor ? Tính các dòng  i1, i2 qua 2 nhánh và hiện điện thế U ? 16 Giải: a/ Ta có i=kU2                     ,                           Khi i biến thiên từ 0→+∞ thì R biến thiên từ +∞ →0. b/ Khi cầu cân bằng thì ta có: Từ đó rút ra được i1 = 0.5A và i2 = 1A và P = 2W 17 2. Mạch nhân tương tự a) Mạch khuếch đại thuật toán: b) Các mạch khuếch đại thuật toán: ◦ Mạch cộng ◦ Mạch vi phân ◦ Mạch tích phân ◦ Mạch nhân tương tự 18 Mạch khuếch đại thuật toán: Các vi mạch khuếch đại thuật toán bao gồm ba phần: 1. Khuếch đại vi sai: Dùng khuếch đại tín hiệu vào, có đặc điểm là khuếch đại nhiễu thấp, trở kháng vào cao, thường đầu ra vi sai. 3. Khuếch đại điện áp: Tạo ra hệ số khuếch đại điện áp cao, thường đầu ra đơn cực. 5. Khuếch đại đầu ra: Dùng với tín hiệu ra, cho phép khả năng tải dòng lớn, trở kháng ra thấp, có các mạch chống ngắn mạch và hạn chế dòng điện. ...