Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình "Kỹ thuật xung" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: mạch vi phân và tích phân; tín hiệu xung răng cưa; mạch dao động đa hài; mạch schmitt trigger; sơ đồ nguyên tắc của mạch tạo tín hiệu răng cưa dùng nguồn dòng điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh Chương 3 MẠCH VI PHÂN VÀ TÍCH PHÂN3.1. Mạch vi phân3.1.1. Những khái niệm và định nghĩa cơ bản Mạch vi phân là mạch dùng để vi phân các xung điện nhằm mục đích: Thu hẹp độ rộng xung và tạo ra các xung nhọn để kích thích hoặc đồng bộcác thiết bị khác [4-6]. Thực hiện thuật toán vi phân đối với các hàm số phức tạp trong kỹ thuậttương tự, trong các thiết bị đo lường [5-8].3.1.2. Mạch vi phân lý tưởng Mạch vi phân lý tưởng là mạch có điện áp tín hiệu ra tỷ lệ với đạo hàm theothời gian của tín hiệu vào. Hình 3-1. Sơ đồ khối mạch vi phân lý tưởng d ur (t )  K0 uv (t ) (3.1) dt Với K 0 là hệ số tỷ lệ.3.1.3. Hàm truyền đạt của mạch vi phân Giả sử tại t = 0 uv  0   0 . Lấy Laplace hai vế của (3.1), ta được: ur  s   K  s  .S .uv  s  (3.2) Với uv  s  và ur  s  là biến đổi Laplace của uv  t  và ur  t  . Hàm truyền đạt của mạch được định nghĩa là: u ( s) K s  r  K0 .S (3.3) uv  s 3.1.4. Mạch vi phân đơn giản Hai kiểu mạch vi phân đơn giản nhất là mạch RC và mạch RL.a. Mạch vi phân RC Hình 3-2. Sơ đồ mạch vi phân đơn giản RC 86 Mạch vi phân RC chính là mạch lọc thông cao RC khi tín hiệu vào có tần sốfv rất thấp so với tần số cắt fc của mạch. Trong kỹ thuật xung, mạch vi phân có tácdụng thu hẹp độ rộng xung tạo ra các xung nhọn để kích các linh kiện điều khiểnhay linh kiện công suất khác như SCR, Triac… Giả sử Z t¶i có trị đủ lớn để i2(t) Giả sử Z t¶i có trị đủ lớn để i2(t) Hình 3-4. Sơ đồ nguyên lý mạch vi phân dùng khuếch đại thuật toán Vì tổng trở vào của OPAM rất lớn nên có thể xem dòng điện i chỉ đi qua điệntrở R để đến ngõ ra. Ta có các hệ thức biểu diễn mối qua hệ giữa các đại lượngtrong mạch như sau. 1 uv (t )   i.dt  u1 (t ) (3.22) C u1 (t )  R.i  ur (t ) (3.23) u r (t )   A0.u1(t ) (3.24) Giả sử các điều kiện ban đầu bằng 0, uC  0   0 . Lấy Laplace hai vế các hệthức (3.22), (3.23), (3.24). Ta có: I ( s) uv ( s)   u1 ( s) (3.25) S .C u1 (s)  R.I (S )  ur (s) (3.26) I ( s) ur ( s )   u1 ( s)   A0u1  s  (3.27) S .C Từ (3.25) suy ra: I (s)  S .C uv  s   u1  s  (3.28) Thay (3.28) vào (3.26): u1 (s)  S.R.C uv (s)  u1 (s)  ur (s) u1 (s).1  S.R.C   S.R.C uv (s)  ur (s) (3.29) ur ( s ) Từ (3.27) suy ra: u1 ( s)  (3.30) A0 Thay (3.30) vào (3.29) ta được: u ( s)  1 1  SRC   SRC.uv ( s)  ur ( s) (3.31) A0 ur ( s ) SRC Suy ra: K  s    (3.32) 1 uv ( s) 1  1  SRC  A0 Gọi   RC là thời hằng của mạch RC. Biểu thức (3.32) có thể viết lại:  .S K  s    A0 (3.33) A0  1   .S 89 Chia tử và mẫu của (3.33) cho A0  1 ;  Đặt:  td  (3.34) A0  1  td .S Ta có : K  s    A0 (3.35) 1   td .S So sánh (3.35) và (3.10) hoặc (3.20) ta thấy chúng đồng dạng. Vậy, mạchhình 2-4 sẽ là mạch vi phân khi  td rất nhỏ so với 1. Biểu thức (3.34) cho thấy  td nhỏ hơn  là  A0  1 lần, nên phép tính viphân sẽ chính xác hơn  A0  1 lần so với mạch RC ...