Mạch điện tử: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Mạch điện tử" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Các mạch khuếch đại và tạo hàm phi tuyến dùng khuếch đại thuật toán; Các mạch tạo dao động; Tách sóng; Chuyển đổi tương tự - số và chuyển đổi số - tương tự; Mạch cung cấp nguồn. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạch điện tử: Phần 2 CHƯƠNG 9 CÁC MẠCH KHUẾCH ĐẠI VÀ TẠO HÀM PHI TUYẾN DÙNG KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN 9.1. Khái niệm Các mạch khuếch đại và tạo hàm phi tuyến dùng khuếch đại thuật toán là các mạchcó trong vòng hồi tiếp các linh kiện thụ động hoặc tích cực ctí hàm truyền đạt phi tuyến. Tùy thuộc vào đặc tính truyền đạt của mạch phi tuyến, chúng được phân thành hai loại: các mạch phi tuyến liên tục và các mạch phi tuyến khồng liên tục. Các mạch phi tuyếnliên tục là các mạch co hàm truyền đạt phì tuyến trơn và tồn tại đạo hàm tại mọi điểmtrong khu vực làm việc. Các mạch phi tuyến không liên tục là các mạch mà hàm truyềnđạt của chúng có chứa ít nhất một điểm gián đoạn. Về mặt kỹ thuật, để tạo hàm phi tuyến co thể dựa vào một trong các nguyên tác sauđây : - Lợi dụng quan hệ phi tuyến Volt-Amper của mặt ghép pn của đíot hoặc tranzistor khiphân cực thuận (mạch khuếch đại loga). - Lợi dụng quan hệ phi tuyến giữa độ dốc của đặc tuyến tranzistor lưỡng cực và dòngemito (mạch nhân tương tự). , - Làm gần đúng đặc tuyến phi tuyến bằng những đoạn thẳng gấp khúc (các mạch tạohàm dùng đỉot). - Thay đổi cực tính của điện áp đặt vào phần tử tích cực làm cho dòng điện ra thayđổi (khóa điot, khóa tranzistor). Với một phần tử phi tuyến có hàm truyền đạt y — f(x) có thể tạo được hàm ngượcX “ f 1 (y) của nó bàng cách thay đổi vị trí của nó trong mạch hồi tiếp, ví dụ trên hình9.1 chỉ rõ điều đo. ỉ ỉ ình 9.L Minh họa nguyên tắc tạo hàm phỉ tuyến và hàm ngược. Trên hình 9. la, phần tử phi tuyến có hàm truyền đạt ft được mắc ở nhánh vào củamạch hồi tiếp. Theo quan hệ của phàn tử phỉ tuyến đó, ta viết được : I = fWv) 199và theo các quan hệ trong bộ khuếch đại thuật toán ta có : ưr = -Rỉ = -RfTưv). Vậy giữa ưr và ưv co quan hệ phụ thuộc phi tuyến f. Để thay đổi vị trí, mắc phẩn tử phi tuyến vào nhánh ra cùa mạch hổi tiếp(hình 9.1b). Lúc đó có quan hệ : ỉ = /wr) - /1 Do đó ur = f-ỉ) = ft-UJR) Giữa ưr và ưv có quan hệ phi tuyến ngược f. Cũng giống như khi phân tích các mạch điện trong chương 8, sau đây khi phântích phi tuyến ta lại giả thiết bộ khuếch đại thuật toán là lý tưởng, nghĩa là có thểáp dụng các quan hệ : (/] = 0 ; Zp = /N = 0 mà sai số phạm phải có thể bỏqua được. 9.2. Các mạch khuếch đại và tính toán phỉ tuyến liên tục 9.2.1. Mạch khuểch đại loga Để tạo mạch khuếch đại loga, mắc điot hoặc tranzistor vào mạch hổi tiếp củabộ khuếch đại thuật toán (hình 9.2). Mạch điện dùng điot (hình 9.2a) có thể làmviệc tốt với dòng vào nằm trong khoảng nA đêh mA. Nếu dùng tranzistor thay chođỉot thì co thể làm việc với dpng vào cỡ pA đến mA (hình 9.2b). Giữa dòng chạy qua đìot và điện áp đặt lên điot có quan hệ : ZD = Zoexp(ƯD/ĩ7T), (9.1)trong đó, ỈD, I7p - lần lượt là dòng qua điot và điện áp đặtlên điot ; - dòng ban đầu, có trị số bàng dòng qua điot ứng với điện áp ngược cho phép; Uy - điện áp nhiệt, ở nhiệt độ bình thường Uy = 26 mV. Từ biểu thức (9.1) và sơ đồ (9.2a) suy ra : ĨĐ TT1 ư- Ut. - = -ơTln — = -ƯTln (9.2) Hình 9.2. Sơ dổ mạch khuếch đại loga ill dùng điôt ; b) dùng iranzisior.200 Trong mạch điện hình 9.2b dùng quan hệ loga giữa dòng colecto và điện áp bazo - emitocủa một tranzistor lưỡng cực để tạo hám loga. Mạch chl làm việc với điện áp vào dương.Khi điện áp váo âm, tranzistor ngắt và mạch hồi tiếp không còn tác dụng nữa. Để đổi dấuđiện áp vào có thể dùng loại tranzistor pnp thay cho loại npn trên hình 9.2b. Ta biết rằng dòng colecto của tranzistor phụ thuộc vào điện áp bazo-emito theo quanhệ (9.3) zc = ÂNZE = ÁNZEbh ULìư: z UT -1), (xem tiết 1.2) (9.3a) với là hệ số khuếch đại dòng điện khi mắc bazo chung; ZEbh là dòng emito ở trạngthái bão hòa. Khi e BE z Ut> > ,1 ta cố 7C = AnZem, (eUBE z UT) (9.3b) Với Uv — - CZpE ta viết được : c ** ^N^Ebh -eUr z Uĩ hay ■ Ic ■ uv ưr ~ - ZJTln - - r ■ = - nTln——— (9.4) A^Ebh ^WeNi^ b) _______ __________ Hình 9.3 a) và b) các mạch khuếch đại loga có bù nhiệt; t c) Sơ đ ...