Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của giáo trình "Kỹ thuật xung" cung cấp cho học viên những nội dung về: định nghĩa xung điện; các dạng xung cơ bản; mô tả các xung đơn giản bằng tổ hợp các xung cơ bản; đáp ứng xung của các mạch RC – RL – RLC;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH NGUYỄN THẾ VĨNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XUNG D NG CHO TR NH Đ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH – 2020 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật xung là kiến thức cơ sở của ngành Điện – Điện tử nhằm cung cấp các kiến thức liên quan đến các phƣơng pháp cơ bản để tạo tín hiệu xung và biến đổi dạng tín hiệu xung. Quyển sách mong muốn giúp cho sinh viên, học viên học Điện tử có kiến thức cơ bản về tín hiệu xung và hiểu đƣợc các nguyên lý cơ bản của các mạch tạo xung, biến đổi dạng xung với nhiều linh kiện khác nhau. Qua kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm cho sinh viên chuyên ngành Điện tử, tác giả thấy rằng trong lĩnh vực chuyên môn nếu chỉ nắm vững lý thuyết thì chƣa đủ mà phải đạt đƣợc kỹ năng tính toán, thực hành, vận dụng, do đó hầu hết các chƣơng trong quyển sách này đều có các ví dụ và bài tập ứng với từng phần. Từ những kiến thức cơ bản này, bạn đọc có thể tự thiết kế các mạch tạo xung với những thông số yêu cầu cho những mạch ứng dụng cụ thể. Hy vọng rằng cuốn sách sẽ cung cấp cho bạn đọc, sinh viên ngành điện, các kỹ sƣ điện, các cán bộ kỹ thuật, những thông tin cần thiết, giúp các bạn đạt đƣợc hiệu quả cao trong học tập và nghiên cứu. Mặc dù có cố gắng nhƣng do nguồn thông tin và thời gian hạn chế, do vậy có thể còn có những vấn đề bạn đọc quan tâm chƣa đƣợc đề cập tới hoặc chƣa đầy đủ, mong bạn đọc thông cảm. Tác giả chân thành cám ơn các ý kiến đóng góp cho quyển sách này hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau. Mọi ý kiến góp ý xin liên hệ theo địa chỉ: TS. Nguyễn Thế Vĩnh, Bộ môn Kỹ thuật điện – Điện tử, Khoa Điện, trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, xã Yên Thọ, Thị xã Đông Triều, Tỉnh Quảng Ninh. Địa chỉ email: vinhnt.edu@qui.edu.vn Xin trân trọng cảm ơn Nhà xuất bản Giáo dục đã tạo điều kiện và hết sức giúp đỡ để cuốn sách hoàn thành và sớm đến tay bạn đọc. 1 Chƣơng 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Một số định nghĩa về xung điện 1.1.1. Xung điện Xung điện là tín hiệu đƣợc tạo nên do sự thay đổi mức của điện thế hoặc dòng điện trong một khoảng thời gian rất nhỏ. Từ mức thấp sang mức cao và ngƣợc lại [1-5]. Khi có một dãy xung tác dụng lên mạch điện ta phân biệt ra hai trƣờng hợp: - Nếu khoảng thời gian giữa các xung kế tiếp nhau đủ lớn so với thời gian quá độ của mạch thì tác dụng của dãy xung đƣợc nghiên cứu nhƣ tác dụng của một xung đơn. - Nếu khoảng thời gian giữa các xung kế tiếp nhau không đủ lớn so với thời gian quá độ của mạch thì tác dụng của dãy xung đƣợc nghiên cứu nhƣ tác dụng của một tín hiệu có dạng phức tạp. 1.1.2. Các thông số của một xung điện Mỗi xung điện có một số các thông số đặc trƣng cho nó nhƣ: hình dạng, biên độ, độ rộng xung, độ rộng sƣờn, độ sụt đỉnh… a. Hình dạng Hình dạng của xung là quy luật biến đổi giá trị của điện thế hoặc dòng điện theo thời gian. Vài dạng xung thƣờng gặp nhƣ: xung hình nấc, xung hình chữ nhật, hình tam giác (răng cƣa), hàm mũ… (Hình 1-1). Xung hình Xung vuông Xung tam giác Xung răng nấc Hình 1-1. Các dạng xung cưa b. Biên độ xung Biên độ xung là giá trị cực đại của xung. c. Độ rộng xung tx Là khoảng thời gian tồn tại của xung. d. Độ rộng sƣờn xung Ngƣời ta phân biệt hai loại độ rộng sƣờn xung: Độ rộng sƣờn xung trƣớc Tm1: còn gọi là thời gian tăng, là khoảng thời gian xung tăng giá trị từ 0 đến giá trị cực đại. Độ rộng sƣờn xung sau Tm2: còn gọi là thời gian giảm, là khoảng thời gian xung giảm giá trị từ trị cực đại về 0. e. Độ dốc sƣờn xung 2 Đôi khi thay cho các thông số về độ rộng sƣờn, ngƣời ta thƣờng dùng thông số độ dốc sƣờn xung để diễn tả độ dốc tăng hoặc giảm của xung. Ứng với độ rộng sƣờn xung trƣớc và độ rộng sƣờn xung sau, ta có độ dốc sƣờn trƣớc và độ dốc sƣờn sau đƣợc định nghĩa nhƣ sau: UM Sm1  (1.1) Tm1 UM Sm 2  (1.2) U tm 2 f. Độ sụt đỉnh Là độ giảm biên độ của xung so với giá trị cực đại. Ta thƣờng quan tâm đến độ sụt đỉnh tƣơng đối, đƣợc định nghĩa nhƣ sau: U  U (1.3) UM Các đại lƣợng định nghĩa trên đƣợc biểu diễn ở hình 1-2 u UM U Tm1 Tm2 TX Hình 1-2. Các đại lượng đặc trưng của một xung Trên thực tế những xung lý tƣởng đƣợc thể hiện nhƣ hình 1-3. Thông thƣờng ngƣời ta khó xác định đƣợc điểm bắt đầu và điểm kết thúc của một sƣờn xung. Vì vậy ngƣời ta quy ƣớc: Độ rộng xung đƣợc tính bằng khoảng thời gian xung có giá trị lớn hơn  .U M . Độ rộng sƣờn xung đƣợc tính bằng khoảng thời gian xung tăng từ  .U M đến (1   ).U M hoặc khoảng thời gian xung giảm từ (1   ).U M đến  .U M . Trong đó  đƣợc chọn tuỳ ý, thông thƣờng ngƣời ta chọn:   0.01 hay   0.05 Hoặc   0.1 3 u UM (1 – β)UM βUM 0 tm1 tm2 t UNGƯỢC ...