Bài tập điện tử tương tự

-

-

Câu 1. Nêu định nghĩa, bản chất của mạch khuếch đại ? Phân tích các tham số cơ bản của m ạch
khuếch đại ?
Định nghĩa : Mạch khuếch đại là mạch để làm tăng cường độ điện áp hay dòng điện của tín hiệu vào.
Bản chất : Là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khi ển, ở đó năng lượng một chi ều c ủa ngu ồn
cung cấp (không chứa thông tin), được biến đổi thành năng l ượng xoay chi ều theo tín hi ệu đi ều khi ển đ ầu
vào (chứa đựng thông tin), làm cho tín hiệu ra lớn lên nhiều lần và khơng méo.
Các tham số cơ bản :
Đại lượng đầu ra
Đại lượng tương ứng đầu vào

K=

(1) Hệ số khuếch đại

Vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số phức.
K

= K exp(j.ϕk)

|K| : Thể hiển quan hệ về cường độ (biên độ) giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào.
ϕk: Thể hiện độ dịch pha giữa các đại lượng đầu ra và đầu vào.
(Độ lớn của |K| và ϕk phụ thuộc vào tần số ω của tín hiệu vào.)
Đồ thị hàm│K| = f(ω) gọi là đặc tuyến biên độ - tần số của tầng khuếch đại.
Đồ thị hàm ϕk=f(ω) gọi là đặc tuyến pha - tần số của tầng khuếch đại.

ZV =

(2) Trở kháng lối vào và lối ra

UV
IV

Zr =
.

Ur
Ir

.

(3) Méo tần số
Méo tần số là méo do độ khuếch đại của mạch khuếch đại bị gi ảm ở vùng hai đ ầu gi ải t ần. ở vùng t ần
số thấp có méo thấp Mt, ở vùng tần số cao có méo tần số cao MC. Chúng được xác định theo biểu thức:

Mt =

K0
;
Kt

MC =

Trong đó:

K0
KC

K0 là hệ số khuếch đại ở vùng tần số trung bình.

KC là hệ số khuếch đại ở vùng tần số cao.
Kt là hệ số khuếch đại ở vùng tần số thấp.

(4) Méo phi tuyến
Méo phi tuyến là khi UV chỉ có thành phần tần số ω mà đầu ra ngồi thành phần hài cơ bản ω cịn xuất hiện
^

các thành phần hài bậc cao n ω (n = 2, 3, 4...) với biên độ tương ứng
do tính chất phi tuyến của các phần tử như tranzito gây ra.

^

^

U 2 , U 3 ,......U n

giảm dần. Méo phi tuyến là

Hệ số méo phi tuyến được tính:
)
)
)
U 2 2 + U 32 + ... + U n 2
γ =
%
)
U1

(5) Hiệu suất của tầng khuếch đại
Hiệu suất của một tầng khuếch đại là đại lượng được tính b ằng t ỷ s ố gi ữa cơng su ất tín hi ệu xoay
chiều đưa ra tải Pr với công suất một chiều của nguồn cung cấp P0.


-

-

η=

Pr
%
P0

Câu 2. Định nghĩa và phân loại hồi tiếp trong m ạch khuếch đ ại ? Nêu tóm tắt ảnh hưởng của hồi
tiếp âm đến mạch khuếch đại ?
Định nghĩa : Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (đi ện áp hoặc dòng đi ện) c ủa b ộ khu ếch đ ại v ề đ ầu
vào thông qua mạch hồi tiếp.
Phân loại hồi tiếp:
Hồi tiếp dương: tín hiệu hồi tiếp cùng pha với tín vào, hồi ti ếp d ương sẽ làm b ộ khu ếch đ ại m ất ổn đ ịnh,
do đó nó khơng được sử dụng trong mạch khuếch đại, hồi ti ếp dương đ ược s ử d ụng trong m ạch t ạo dao
động.
Hồi tiếp âm: tín hiệu hồi tiếp ngược pha với tín hi ệu vào, hồi ti ếp âm đóng vai trò r ất quan tr ọng trong
mạch khuếch đại. Nó cải thiện các tính chất của mạch khuếch đại.
XV

−

XR

K
Xht
−

K ht
Sơ đồ khối bộ khuếch đại có hồi tiếp.

- Trong hồi tiếp âm có hồi tiếp âm một chiều và hồi tiếp âm xoay chiều.
+ Hồi tiếp âm một chiều được dùng để ổn định điểm làm việc tĩnh.
+ Hồi tiếp âm xoay chiều được dùng để ổn định các tham số của bộ khuếch đại.
- Mạch điện bộ khuếch đại có hồi tiếp được phân làm 4 loại:
+ Hồi tiếp nối tiếp điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới đi ện áp
đầu ra.
+ Hồi tiếp nối tiếp dịng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào nối tiếp với nguồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới dòng
điện ra.
+ Hồi tiếp song song điện áp: Tín hiệu đưa về đầu vào song song v ới nguồn tín hi ệu vào và t ỷ l ệ v ới đi ện
áp đầu ra.
+ Hồi tiếp song song dịng điện: Tín hiệu đưa về đầu vào song song với nguồn tín hiệu vào và t ỷ l ệ v ới
dòng điện ra.
- Ảnh hưởng của hồi tiếp âm đến tầng khuếch đại
(1) Làm giảm hệ số khuếch đại.
(2) Hồi tiếp âm làm ổn định hệ số khuếch đại
(3) Làm thay đổi trở kháng vào, trở kháng ra của mạch.
(4) Tăng độ rộng dải thơng
Câu 3. Trình bày về mạch khuếch đại mắc theo kiểu E chung ?


Thường thì Rn khá nhỏ, R1//R2 >> rbe nên bỏ qua R1, R2 và nội trở của nguồn tín hiệu ta có:
+12V

+UCC

R1

IB

Rc
+

Cv

B

C

Cr

Ph
ương trình đường tải:
Uv
R2 RE

Ur
+

+

rBE IB

Uv

rCE

Ur

Rc

E

CE

Vì nên:
Điện trở tải xoay chiều:
Điện trở tải một chiều:
Sơ đồ Emitơ chung

Trở kháng vào của mạch:

U
ZV = V = rbe
Iv
Zr =

Trở kháng ra:

Sơ đồ tương đương Emitơ chung cung

Ur
= rCE / / RC ≈ RC

Ir

Hệ số khuếch đại dòng

Ki =

I C β I B .( RC / / rCE ) β ( RC / / rCE )
=
=
≈β
IV
RC .I B
RC

Hệ số khuếch đại điện áp:

KU =

S=

β I .( R / / r )
β .( RC / / rCE )
Ur
= − B C CE = −
= − S .( RC / / rCE ) = − S .RC
UV
I B .rbe
rbe

∆I C

β
=
∆U BE rbe

rbe = rb + β re ≈ β .

(Vì rCE >> RC)

là hỗ dẫn của tranzito.

UT
U
≈ β. T
IE0
IC 0

(UT là điện áp nhiệt, UT = 26mV ở 250C)

Góc pha: Tín hiệu ra ngược pha tín hiệu vào
+Ucc

Câu 4. Trình bày các tham
R 1 số đặc trưng của tầng khuếch đại C chung
r Brbe
E

Cv

RrCE
CE

Uv
Cr

+
Uv

IB

RE

+

R2

RE

Hình 1-23. Sơ đồ Colecto chung

Ur

Hình 1-24. Sơ đồ tương đương Colecto chung

Ur


Hệ số khuếch đại điện áp:

KU =

Ur
( β + 1) I B .RE
( β + 1).RE
=
=
≈1
UV I B .rbe + ( β + 1) I B .RE rbe + ( β + 1).RE

(1-21)

Hệ số khuếch đại dòng điện:
I
( β + 1) I B
Ki = r =
= ( β + 1)
IV
IB
(1-22)
Trở kháng vào:

ZV =

UV I B rbe + ( β + 1) I B .RE
=
= rbe + ( β + 1) RE
IV
IB

(1-23)

Trở kháng ra:

Zr =

U rhm
I rngm

Urhm là điện áp ra khi hở mạch đầu ra.
Irngm là dòng điện ra khi ngắn mạch đầu ra.
( β + 1).RE
U rhm = KU .UV ≈
.UV
rbe + ( β + 1).RE

I rngm = I B + β I B =

UV
( β + 1)
rbe

( β + 1).RE
( β + 1).RE
.UV
r + ( β + 1).RE
r + ( β + 1).RE
r
Z r = be
= be
= be / / RE
UV

( β + 1)
β +1
( β + 1) IV
rCE
R
1
r
Rc
rbe
be
+Ucc

⇒

Cv

Cr

+

Uv

RE

rbe
rBE

Câu 5. Trình bày các đặc trưng cơ bản của tầng khuếch đại B chung
IB
RE

Ur

IE

IB

+

Uv

CB

(1-24)

+

R2

Hình 1-25. Sơ đồ Bazo chung

Hình 1-26. Sơ đồ tương đương Bazo chung

Rc

Ur


Hệ số khuếch đại điện áp:

KU =

U r β I B .RC β
=
= .RC = S .RC
UV
I B .rbe
rbe

(1-25)

Trở kháng vào của mạch:

IV + β I B + I B − I E = 0

⇒

UV
U
+ ( β + 1) I B − V = 0
ZV
RE
UV
U
U
− ( β + 1) V − V = 0
ZV
rbe RE
1 β +1 1
=

+
ZV
rbe
RE
ZV =

rbe
/ / RE
β +1

⇒
Hệ số khuếch đại dòng:

(1-26)

Ur
R
Z
I
K i = r = C = KU . V
IV U V
RC
ZV
Thay KU vào ta có:
rbe
) / / RE
β
RE
β +1
K i = .RC .

=
≈1
rbe
rbe
RC
RE +
β +1
(

(1-27)


Trở kháng ra:
Zr = rCE//RC ≈ RC

Câu 6. Khái niệm khuếch đại cơng suất ? Trình bày về chế độ công tác và điểm làm việc của tầng
khuếch đại công suất ?
Khái niệm : Tầng khuếch đại công suất là tầng khuếch đại cuối cùng c ủa b ộ khu ếch đ ại, có tín hi ệu vào
lớn. Nó có nhiệm vụ khuếch đại cho ra tải một công suất l ớn nh ất có th ể đ ược, v ới đ ộ méo cho phép vào
bảo đảm hiệu suất cao.
Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại công suất là:
- Hệ số khuếch đại công suất Kp là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào :

η=
- Hiệu suất là tỷ số công suất ra và công suất cung cấp một chiều P0:

Kp =

Pr
PV

Pr
P0 .%

Hiệu suất càng lớn thì cơng suất tổn hao trên cực góp của tranzito càng nhỏ.
Chế độ công tác và điểm làm việc của tầng khuếch đại công suất :
Tuỳ thuộc vào điểm là việc tĩnh của tranzito mà t ầng khuếch đại cơng su ất có th ể làm vi ệc ở các ch ế đ ộ
A, AB, B và C :
Chế độ A là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito nằm gi ữa đường t ải m ột chi ều, ở ch ế đ ộ này tín
hiệu được khuếch đại cả hai bán chu kỳ. Ở chế độ này dịng tĩnh ln l ớn h ơn biên đ ộ dòng đi ện ra nên méo
nhỏ nhưng hiệu suất rất thấp (η<50%), chế độ này chỉ dùng khi yêu cầu công suất ra nhỏ.
Chế độ B là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là đi ểm chuy ển ti ếp gi ữa vùng t ắt và vùng
khuếch đại của nó. Ở chế độ này tín hiệu được khuếch đại m ột nửa chu kỳ. Nh ư v ậy ch ế đ ộ B có dịng tĩnh
bằng không nên hiệu suất cao (trên dưới 78%).


0

0

Dạng dịng điệnICra ứng với các chế độ cơng tác của Tranzito.
PCmax
PCmax

0

IC
c)

(C)

Khu vực bão hòa
A
AB
B
0

Khu vực tắt
b)

t

IB=0
UCC

UCE

Điểm làm việc của các chế độ khuếch đại

(A
IC0
IC

(A)
IC0

IC

0

Chế độ AB là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito là đi ểm gi ữa ch ế đ ộ A và ch ế đ ộ B. Ở ch ế đ ộ này

Dạng
tuyến
tíntínhihiệu
ệu đtrên
ượcđặc
khu
ếch ra
đại hơn một nửa chu kỳ. Lúc này dòng tĩnh bé h ơn ch ế đ ộ A nên hi ệu su ất cao h ơn

(η<70%). Chế độ AB và B có hiệu suất cao nhưng méo l ớn. Để gi ảm méo ng ười ta dùng m ạch khu ếch đ ại
kiểu đẩy kéo.
Chế độ C là chế độ mà điểm làm việc tĩnh của Tranzito n ằm trong vùng t ắt. Ở ch ế d ộ này tín hi ệu đ ược
khuếch đại nhỏ hơn một nủa chu kỳ. Nó được dùng trong các mạch khu ếch đ ại cao t ần có t ải là khung c ộng
hưởng để chọn lọc sóng hài mong muốn và có hiệu suất cao.
Câu 7. Vẽ mạch điện, tính cơng suất ra lớn nhất và hiệu su ất của t ầng công su ất ch ế đ ộ A,s ơ đ ồ E
chung
^

^

U r .Ir
Pr ~ =
2 2
Nếu bỏ qua vùng tắt và vùng bão hịa của Tranzito từ đồ thị hình 1-47 ta thấy:
^

U rmax ≈ U CE 0 =

U CC
2

+Ucc

^

I rmax ≈ I C 0

Công suất ra lớn nhất:

RB

Pr ~ max =

U CC .I C 0
4

Cr
+

Cv

IB= 0

Rc

+

Ur

Uv

Công suất nguồn cung cấp cho mạch:

P0 = U CC .I C 0
Hình 1-46. Tầng cơng suất mắc E chung

Ta có hiệu suất cực đại của mạch là:
UCE0

H=

Pr ~ max
1
.100% = .100% = 25%.
P0
4

(1-43)

Hiệu suất này có được là đã bỏ qua vùng tắt và vùng bão hòa, trên th ực t ế hi ệu su ất c ực đ ại c ủa m ạch
nhỏ hơn 25%.
Nếu đầu ra ghép điện dung với tải thì hiệu suất ra cịn nhỏ hơn nữa vì tín hiệu bị tổn hao trên R C.
Để tăng hiệu suất cho mạch người ta thường ghép biến áp với t ải. Khi đó v ừa ph ối h ợp đ ược tr ở
kháng với tải vừa không bị tổn hao công
UCEsuất nguồn do điện trở thuần của cuộn cảm là rất nh ỏ.

t

Câu 8. Vẽ và giải thích nguyên lý hoạt động của tầng khu ếch đại công su ất đẩy kéo song song

+Ucc
T1

R1

Q1

BA1

Uv

Ir

BA2

R2

W1
W1

W2

Ur

Rt

T2Q2

Mạch có thể làm việc ở chế độ B hoặc AB. Nếu chọn R 1 và R2 để giá trị điện áp một chiều trên cực Bazo
của T1 và T2 thỏa mãn thì mạch làm việc ở chế độ AB. Nếu muốn mạch làm việc ở ch ế độ B t ức là đi ện áp
một chiều trên cực Bazo của T1 và T2 bằng khơng, khi đó chỉ việc bỏ R1 và nối tắt R2.
Nguyên lý làm việc của mạch:
Với nửa chu kỳ dương của tín hiệu qua BA1 cực Bazo của T 1 dương nên T1 sẽ khuếch đại, cực Bazo
của T2 âm nên T2 tắt . Trên cuộn W 1 nối với cực Collectơ của T 1 sẽ có dịng I C1 = β1.IB1, dịng này sẽ qua BA2
đưa ra tải, còn trên cuộn W1 nối với cực Colecto của T2 khơng có dịng do T2 tắt.


Với nửa chu kỳ âm của tín hiệu qua BA1 cực Bazo c ủa T 2 dương nên T2 sẽ khuếch đại, cực Bazo của
T1 âm nên T1 tắt . Trên cuộn W1 nối với cực Colecto của T2 sẽ có dịng
I C2 = β2.IB2, dịng này sẽ qua BA2
đưa ra tải, còn trên cuộn W1 nối với cực Colecto của T1 khơng có dịng do T1 tắt.
Như vậy trên tải sẽ có đủ hai nửa chu kỳ tín hiệu đã được khuếch đại.
Để tính cơng suất và hiệu suất của mạch thì chỉ cần tính trong m ột n ửa chu kỳ tín hi ệu. Vì hi ệu su ất và
công suất của hai chế độ AB và B là gần bằng nhau nên để đơn gi ản ta tính cơng su ất và hi ệu su ất ra ở ch ế
độ B.
Câu 9. Vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý ho ạt động của t ầng khuếch đ ại công su ất đ ẩy kéo n ối ti ếp
dùng 2 transistor cùng loại

+Ucc
R1

RC
T1

Cv
T3

+

Uv

T2
R2

RE

Rt

-Ucc
Vì tầng ra là đẩy kéo dùng Tranzito cùng loại nên tr ước nó là t ầng đ ảo pha t ầng đ ảo pha là T 3 nó có
nhiệm vụ đảo pha tín hiệu để đưa tới đầu vào T 1 và T2. Phải chọn RC và RE thỏa mãn để tín hiệu ta không bị
méo, đồng thời phải định thiên sao cho khi khơng có tín hi ệu vào đi ện áp m ột chi ều trên colet ơ c ủa T 2 và
emitơ của T1 bằng khơng để khơng có dịng một chiều qua tải.
Với nửa chu kỳ dương tín hiệu tại collect ơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành nửa chu kỳ âm
do đó T1 tắt cịn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là n ửa chu kỳ d ương do đó T 2 thơng, lúc
này trên tải có dịng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ dương của tín hi ệu. Dòng đi ện ch ạy t ừ đ ất, qua R t, qua T2 về
-UCC.
Với nửa chu kỳ âm tín hiệu tại collect ơ của T 3 ngược pha tín hiệu vào nên trở thành nửa chu kỳ d ương
do đó T1 thơng cịn tín hiệu trên emitơ đồng pha tín hiệu vào nên vẫn là n ửa chu kỳ âm do đó T 2 tắt, lúc này
trên tải có dịng điện tỷ lệ với nửa chu kỳ âm của tín hiệu. Dịng điện chạy từ +U CC, qua T1, qua Rt về đất.


b.

Câu 10. Vẽ sơ đồ và giải thích nguyên lý ho ạt động c ủa t ầng khu ếch đ ại công su ất đ ẩy kéo n ối ti ếp
dùng 2 transistor khác loại

U c ckéo làm việc ở chế độ
Dạng tín hiệu khi tầng +đẩy
UBE0
B(a) và chế độ AB(b)
T1
Cv

UBE0
+

Uv

T2

Rt

-Ucc

Tầng đẩy kéo dùng tranzito khác loại
IB0

T1 và T2 làm việc ở chế độ B và thay nhau khuếch đại hai nửa chu kỳ tín hiệu nh ư mạch đ ẩy kéo dùng
tranzito cùng loại. Với mạch này sẽ xẩy ra méo tín hi ệu ra vùng chuy ển ti ếp c ủa n ửa chu kỳ d ương và n ửa
chu kỳ âm của tín hiệu do tính phi tuy ến của đặc tuy ến vào, gần g ốc to ạ đ ộ không th ẳng. Đ ể tránh vùng
méo người ta đưa tín hiệu vào vùng tuyến tính của đặc tuy ến, bằng cách d ịch n ửa chu kỳ d ương sang ph ải
một đoạn là UBE0, và dich nửa chu kỳ âm sang trái một đoạn là U BE0 (tức là cung cấp cho UBE0 của T1 và T2
IB0
điện áp ban đầu). Hay là dịch đặc tuyến vào của T 1 sang trái một đoạn là UBE0, và dịch đặc tuyến của T2
sang phải một đoạn là UBE0 nếu giữ cố định tín hiệu vào . Khi đó mạch sẽ làm việc ở chế độ AB.

IB2

IB1

T2
T1

Để tầng khuếch đại làm việc ở chế độ AB mạch điện sẽ như hình 1-60.a, theo m ạch đi ện ta có 2U DT = UBE01
+ UEB02, tức là UBE0 mỗi tranzito đã được cấp điện áp ban đầu là U DT. Mạch có thể dùng nguồn đơn như hình
1-60.b, khi đó đầu ra phải có C R để ngăn dòng một chiều qua tải đồng thời nạp điện ở nửa chu kỳ d ương
để cấp cho T2 ở nửa chu kỳ âm

IB


Câu 11. Vẽ và tính cơng suất ra lớn nhất và hiệu su ất c ủa t ầng khu ếch đ ại đ ẩy kéo n ối ti ếp ch ế đ ộ
B

Đường tải xoay chiều

Ta có
th1-57.
ể tínhĐường
cơng tải
suấ
t rachiều
và hivà
ệudạng
suấtín
t lớhiệu

n nhra.
ất của UCC
mạch như sau:
Hình
xoay
UCEmax
^
^
UCE
U r .Ir
IC0
Pr ~ =
2
Công suất ra của mạch:
^
^
^
UCEmin
U rmax . I rmax U R
IC
Pr ~ max =
2
Công suất ra cực đại:
^

U rmax = U CEmax − U CE min ≈ U CC
^

^

I rmax = I Cmax ≈
Căn cứ vào đồ thị hình 1-57 ta thấy:
Pr ~ max
Như vậy công suất ra cực đại của mạch là:

U CC
Rt

2
U CC
=
2.Rt


P0 = iTB .U CC
π

Công suất của nguồn cung cấp:

^

1 ^
2. I Cmax
iTB = ∫ I Cmax sin(ωt ).d (ωt ) =
π 0
π

^

⇒

2
2.U CC
2. I Cmax
P0 =
.U CC =
π
π .Rt

Hiệu suất lớn nhất của mạch:

H=

Pr ~ max
π
.100% = .100% = 78,5%
P0
4

Câu 12. Nêu các tính chất cơ bản và vẽ đặc tuyến truyền đạt của bộ khuếch đại thu ật tốn ?
Các tính chất cơ bản :
Bộ khuếch đại thuật tốn (KĐTT) là IC khuếch đại có h ệ s ố khu ếch đ ại r ất l ớn, tr ở kháng vào l ớn, tr ở
kháng ra nhỏ. Bộ khuếch đại thuật tốn đóng vai trị quan trọng và đ ược dùng r ộng rãi trong khu ếch đ ại,
tạo tín hiệu sin, xung, trong mạch ổn áp, bộ lọc tích cực…
+E
UP
UN

+ UN điện áp vào cửa đảo
+ UP điện áp vào cửa thuận

Khi đưa tín vào cửa thuận
thì tín hiệu ra đồng pha
+ Bộ khuếch đại thuật tốn được cấp nguồn đối với tín hiệu vào. Khi đưa
tín hiệu vào cửa đảo thì
-E xứng ±E.
tín hiêu ra ngược pha tín
+ Ud là điện áp vào hiệu:
Ud = U P - U N
Ký hiệu của bộ KĐTT
hiệu vào.
Ud

+ UR điện áp lối ra

- Bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng có các tính chất sau:
+ Trở kháng vào ZV = ∞.
+ Trở kháng ra ZR = 0.
+ Hệ số khuếch đại K0 = ∞.
Vẽ đặc tuyến truyền đạt :

Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT


Câu 13. Tìm điều kiện của mạch dao động điều hòa dùng phương pháp h ồi tiếp dương, đ ặ đi ểm và
nêu yêu cầu cảu mạch tự dao động điều hòa
U ht = K .K ht .UV

UV
Nếu đặt vào đầu a tín hiệu

ta có

nếu giả thiết rằng

K .K ht = 1

thì

U ht = U V

. Vậy tín

U ht
hiệu vào của mạch khuếch đại và tín hiệu hồi tiếp
bằng nhau cả về biên độ và pha nên nối a với a’ thì
tín hiệu ra vẫn khơng thay đổi. Lúc đó ta có sơ đồ khối của mạch tạo dao động làm vi ệc theo nguyên tắc h ồi
tiếp.
Như vậy trong sơ đồ này mạch chỉ dao động tại tần số mà nó thoả mãn:

K .K ht = 1
(3-1)
Với

K

K ht
và

là những số phức nên viết lại:

K .K ht = K .K ht .exp[j (ϕk + ϕK ht )] = 1

trong đó:

.

(3-2)

K: Mođun hệ số khuếch đại.
Kht: Mođul hệ số hồi tiếp.

ϕK
: Góc dịch pha của bộ khuếch đại.

ϕ K ht

: Góc dịch pha của mạch hồi tiếp.
Từ biểu thức (3-2) ta có:

 K .K ht = 1

ϕ = ϕ K + ϕ Kht = 2nπ

( 3 − 3)
( 3 − 4)

n = 0; ±1; ±2.....
với
Đặc điểm và yêu cầu
- Mạch dao động là mạch khuếch đại, nó là mạch khu ếch đ ại t ự đi ều khi ển b ằng h ồi ti ếp d ương.

Năng lượng dao động lấy từ nguồn một chiều.
- Muốn có dao động thì phải thỏa mãn điều kiện: K.Kht = 1 và ϕK + ϕht = 2nπ.
- Mạch phải có ít nhất một phần tử tích cực để biến năng lượng m ột chi ều thành năng l ượng xoay
chiều.
- Mạch phải có một khâu điều chỉnh hay một phần t ử phi tuy ến đ ể ở tr ạng thái xác l ập biên đ ộ dao
động là không đổi.

Câu 14. Vẽ mạch dao động Sin ghép biến áp gi ải thích các ph ần t ử trong m ạch và gi ải thích nguyên
lý


+Ucc
*
L1

R1

C

L
*

Cr

C1

Ur

R2
RE

CE

Hình 3-3. Mạch dao động ghép biến áp

ϕK
Mạch sử dụng biến áp để đưa tín hiệu hồi tiếp trở về. Mạch khuếch đại mắc Emiter chung nên
thỏa mãn điều kiện cân bằng pha thì

ϕ K ht

= π, để

= π, do đó cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp phải quấn ngược chiều.

f dd =
Khi thỏa mãn cả điều kiện cân bằng biên độ thì mạch sẽ phát sinh dao động tại t ần số:

1
2π LC

.

Câu 15. Trình bày điều kiện về pha của mạch dao động sin 3 điểm
Mạch dao động sin ba điểm có thể dùng tranzito hay IC để khu ếch đ ại. Ta xét m ạch dùng IC khu ếch
đại thuật tốn có cửa thuận nối đất và có hệ số khuếch đại là K. Khung dao đ ộng ch ứa ba ph ần t ử đi ện
kháng thứ tự là X1, X2, X3.
Từ mạch điện ta có:
X1
K ht =

X1 + X 3
(3-6)

K .K ht ≥ 1

K ht

Để mạch dao động được cần
mà K < 0 nên cần
< 0 mặt khác tại tần số dao động có:
X1 + X2 + X3 = 0
(3-7)
Từ (3-6) và (3-7) ta thấy X1, X2 phải cùng dấu và khác dấu với X3 , để thỏa mãn điều kiện này phải có:
+ X1, X2 > 0 và X3 < 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện cảm.
+ X1, X2 < 0 và X3 > 0. Ta có mạch dao động ba điểm điện dung.
Khi thỏa mãn thêm điều kiện cân bằng biên độ (tức là K.K ht =1) thì mạch sẽ phát sinh dao động, và tần số
dao động của mạch là nghiệm của phương trình:
X1 + X2 + X3 = 0
Mạch dao động ba điểm điện cảm hình 3-5 và mạch dao động ba điểm điện dung hình 3-6.


f dd =

1
2π ( L1 + L2 )C

Mạch điện hình 3-5 cho tần số dao động

f dd =
Mạch điện hình 3-6 cho tần số dao động

1
2π LC

+Ucc

R1

Rc

+Ucc

C2

R1

+
C1

Rc

Cv

C

CE

RE

C1

+

R2

L2

+

R2

L1

+

+

CE

RE

C2

L

C

Câu 16. Tìm điều kiện dao động và tần số dao động của m ạch cầu viên
Hinh 3-5. Mạch dao động ba điểm

Hinh 3-6. Mạch dao động ba điểm
điện dung.

U
1
điện cảm.
K ht = ht =
.
R
C
U R 1 + 1 + 2 + j (ω R C − 1 )
1 2
R2 C1
ω R2C1
Nếu chọn C1 = C2 = C và R1 = R2 = R ta có:
K ht =

U ht
1
=
U R 3 + j (ω RC −

ω RC −
Tại tần số dao động ta có
⇒ f dd =

1
)
ω RC

.
(3-13)

1
1
= 0 ⇒ ωdd =
ω RC
RC

1
2π RC

(3-14)

Khi đó

ϕ Kht

K ht =
= 0 và

1
3

Để mạch có thể dao động thì phải thỏa mãn điều ki ện cân bằng pha và cân b ằng biên đ ộ, nên m ạch
khuếch đại phải có:


ϕK = 0
tức là tín hiệu hồi tiếp phải được đưa về cửa thuận.

và

K=3
Từ mạch dao động cầu Viên (hình 3-11) ta thấy mạch khuếch đại là khuếch đại thuận nên:

K = 1+

R2
= 3 ⇒ R2 = 2 R1
R1
f dd =

Tần số dao động :

.

1
2π RC

Câu 17. Trình bày các tính chất cơ bản và tham số của mạch th ạch anh
Thạch anh có những đặc tính vật lý rất đáng quý như độ bền cơ học cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và
các tác dụng hoá học
1
1
).
j.ω.C q j.ω.C p
ω 2 .L q .C q − 1
Zq = X q =
= j.
1

1
ω.( C p + C q − ω 2 .L q .C q .C p )
+ j.ω.L q +
j.ω.C q
j.ω.C p
( j.ω.L q +

(3-15)
j.Xq

0

fq

fP

f

Mạch dao động thạch anh có hai tần số cộng hưởng: một t ần số c ộng h ưởng nối ti ếp f q ứng với Zq = 0
∞
Đặc
kháng
của thạch
và một tần số cộ
ng tính
hưởđiện
ng song
song
fp ứnganh
với Zp = .

fq =

1
2π. L q .C q

fp =

Cq
1 C p + Cq
= fq. 1+
2π L q .C q .C p
Cp

Ta có :
và
Cp càng lớn so với Cq thì fp càng gần với fq. Đặc tính trở kháng của thạch anh theo tần số bi ểu di ễn ở
hình 3-14.
Thường sản xuất thạch anh với tần số f q = 1khz đến 100Mhz. Các thạch anh tần số thấp hơn ít đ ược sản
xuất, và loại này kích thước lớn và đắt tiền.
Các tính chất về điện của thạch anh có thể tóm tắt như sau:


+ Phẩm chất cao Q =
Lq

10 4 ÷ 10 5
R td =

Cq

Lq
C q .rq

+ Tỷ số
rất lớn, do đó trở kháng tương đương của thạch anh
rất lớn.
C q << C p
+
.
+ Tính tiêu chuẩn của thạch anh rất cao, với khung dao động thạch anh có th ể đ ạt đ ược đ ộ ổn đ ịnh

∆f
≈ 10 −6 ÷ 10 −10
f0

tần số là:
Để

thay

đổi

mắc nối tiếp với
đó tần số dao động

f q′ = f q . 1 +

Hình 3-15.

tần số cộng hưởng của thạch anh trong phạm vi hẹp ta

CS
thạch anh một tụ biến đổi
như trên hình 3-15. Khi
được xác định theo biểu thức:

Cq
C p + CS

Câu 18. Trình bày mạch đa hài đợi
Mạch đa hài đợi có hai trạng thái, trong đó có một trạng thái ổn đ ịnh và m ột tr ạng thái khơng ổn
định. Khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định. Có xung kích thích mạch chuyển sang trạng thái khơng ổn
định một thời gian rồi tự trở về trạng thái ổn định ban đầu chờ xung kích thích ti ếp. Nh ư v ậy c ứ m ột
xung vào mạch chuyển đổi trạng thái hai lần cho một xung vuông ra. M ạch có th ể dùng tranzito hay IC
thuật tốn.
Mạch đa hài đợi dùng IC thuật tốn ở hình 4-9a và dạng điện áp ở các cực
Ban đầu mạch ở trạng thái ổn định, đầu ra bão hoà âm (muốn tr ạng thái ban đ ầu là bão hịa d ương thì
−U r max .R1
U P( −) =
R1 + R2
đổi chiều điôt), Ur = -Urmax. Qua mạch phân áp đưa về cửa thuận điện áp
điốt D được
phân cực thuận, thông nên UC = 0. Tại thời điểm t = t1 có xung nhọn cực tính dương tới đầu vào. Nếu biên
độ đủ lớn vượt quá giá trị U P(-), mạch lật trạng thái sang bão hoà dương U r = +Urmax. Qua mạch hồi tiếp
U
U P ( + ) = r max .R1
R1 + R2
dương đưa về cửa thuận
, điốt D tắt. Sau t1 điện áp ra +Urmax nạp điện cho tụ C làm cho U C
tăng lên. Tới thời điểm t2, UC > UP(+) đầu vào của IC có điện áp đổi dấu, đầu ra IC l ật sang trạng thái bão hoà
âm, Ur = -Urmax.

Qua bộ phân áp lại đưa về điện áp U P(-), tụ C phóng điện qua R hướng tới –U rmax, tại thời điểm t = t3, UC =
0, điốt D thông trở lại mạch trở về trạng thái đợi ban đầu.
Với mạch có nguồn ni đối xứng ta xác định được độ rộng xung ra (kho ảng th ời gian m ạch ở tr ạng
thái không ổn định) là:
R
R.C. ln(1 + 1 )
R2
tx =


Thời gian phục hồi tph là thời gian mạch trở về trạng thái ổn định ban đầu, xác định theo biểu thức:
R1
R.C. ln(1 +
)
R1 + R 2
tph =
Để mạch làm việc bình thường, chu kỳ xung vào cần thoả mãn điều kiện:
Tv > tx + tph.
Chu kỳ xung ra bằng chu kỳ xung vào:
Tr = Tv.
R

C

D

Uv

N
Ur

UC

Tvào
t1
UP(+) UC = UN

+Urmax

t

P
Cv

t1

R2

Uv

t2

UP(-)

R1

t
- Urmax

tX

+Urmax

a.
t1

a. Mạch đa hài đợi
b. Dạng điện áp

t2

-Urmax t

b.

Câu 19. Trình bày mạch đa hài tự dao động dùng transistor
Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nhau nạp điện và phóng điện, hai tranzito thay nhau thơng (bão hồ),
tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân bằng khơng ổn định: T1 tắt, T2 thơng (bão hồ) và T1 thơng (bão hoà),
T2 tắt và tự chuyển đổi trạng thái cho nhau, đầu ra nhận được dãy xung vuông.
Coi như mạch đã ở chế độ xác lập, xung ra có biên độ ổn định. Xét t ại th ời đi ểm m ạch đang ở tr ạng
thái T1 tắt, T2 thông (bão hồ). Lúc này tụ C 2 (trước đó nạp điện) đang phóng điện từ +C 2 qua T2, nguồn E,
3
qua điện trở R đến -C2 đặt điện áp âm lên cực gốc T 1 làm cho UB1 < 0 giữ T1 tắt trong một khoảng thời
gian.
+E
R1
C1

Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito
T1
Ur1

R2

R3
C2

R4

T2
UB1

UB2

Ur2


Dạng xung các cực của mạch đa hài

rBET2

Đồng thời với q trình đó, tụ C1 nạp điện từ +E qua R1 đến +C1, -C1 qua
, nhanh chóng đến điện áp
bằng E (do trong mạch có R1 << R3) làm cho Ur1 nhanh chóng tăng lên E, Ur1 = E.
Do C2 phóng làm cho UB1 tăng dần, khi UB1 > 0 T1 thơng, xuất hiện dịng I B1, IC1 và tăng lên làm cho U r1
giảm, qua tụ C1 dẫn đến UB2 giảm, dòng T2 giảm và Ur2 tăng. Qua C2 lượng tăng đưa vào cực gốc T 1 làm cho
UB1 tiếp tục tăng, dòng đèn T1 tiếp tục tăng. Hồi tiếp dương xẩy ra nhanh chóng (xem như t ức thời) làm cho
T1 thơng (bão hồ), T2 tắt.
Tiếp theo tụ C1 lại phóng điện qua T1, nguồn E và điện trở R2 giữ cho T2 tắt trong một khoảng thời
rBET1
gian. Tụ C2 nạp điện từ nguồn E qua R4 và điện trở

, nhanh chóng đến điện áp bằng E (do R 4 << R2)
làm cho Ur2 tăng nhanh đến mức Ur2 = E.

1
1
=
T 0,7(R 3 .C 2 + R 2 .C1 )

Tần số dao động của mạch:f =
1
1
=
T 1,4.R B .C
Với mạch đối xứng ta có f =

Câu 20. Trình bày về mạch đa hài tự dao động dùng bộ khuếch đại thuật toán ?
R

C

Ur

P
R2
R1

Mạch dao động đa hài dùng bộ KĐTT


Phân tích nguyên lý làm việc của mạch bắt đầu tại thời đi ểm m ạch đang ở tr ạng thái bão hoà d ương U ra =

+U R max
U P ( +) =
R1
R1 + R2
+Urmax. Lập tức qua mạch phân áp R1 R2 đưa về cửa thuận một điện áp:
Tụ C trước đó nạp điện áp âm, phóng đi ện qua đầu ra IC, đi ện tr ở R, khi phóng h ết đi ện áp âm r ồi n ạp
tiếp làm cho UC tăng lên. Khi UC > UP(+) thì đầu ra lập tức đột biến về -U Rmax, mạch chuyển sang trạng thái
bão hoà âm.

U P ( −) =
Qua mạch phân áp R1 R2 đưa về cửa thuận một điện áp:

−U R max
R1
R1 + R2

.

Tụ C đang nạp thì phóng điện (do đi ện áp ra đổi c ực tính) qua đi ện tr ở R làm cho U C giảm xuống khơng,
rồi nạp tiếp về phía –U Rmax. Khi UC < UP(-) thì đầu ra đột biến từ -U rmax về +Urmax, mạch chuyển sang trạng
thái bão hoà dương. Cứ như vậy mạch tự làm việc chuyển từ trạng thái này sang tr ạng thái khác cho dãy
xung vng ở đầu ra.

Dạng tín hiệu trên các cửa bộ KĐTT

t X = RC.ln(1 +
Khi nguồn nuôi đối xứng có +Urmax= |-Urmax| thì độ rộng xung tx được xác định:

2R 1
)

R2

Nếu chọn R1 = R2 thì: tx = R.C.ln3 ≈ 1,1R.C
Chu kỳ dao động:

T = 2tx ≈ 2,2 R.C

Tần số dao động:

Câu 21. Trình bày các tham số của xung răng cưa, giải thích nguyên lý t ạo xun răng c ưa dùng m ạch
RC


Trong mạch tranzito hoạt động ở chế độ khố. Bình thường, khi khơng có xung kích thích, tranzito thơng
Ur ≈ 0
bão hồ do được cung cấp dịng IB khá lớn qua, nên tín hiệu ra
. Khi mạch được kích thích xung âm có
biên độ đủ lớn, tranzito tắt, tụ C nạp điện từ nguồn EC qua R. Điện áp trên tụ tăng dần theo biểu thức:

U r = EC (1 − e − t / R.C )

(4-25)
Khi xung vào kết thúc tranzito thơng và bão hồ tr ở l ại, t ụ C phóng đi ện nhanh qua tranzito t ới giá tr ị
gần bằng không. Thời gian quét thuận của mạch bằng th ời gian t ồn t ại c ủa xung vào, còn th ời gian quét
ngược là thời gian phóng điện của tụ C.

Uv
+Ec
RB

t
0

Rc

Cv
+

+

Uv

EC

Λ

C

Ur

Ur
t
0

Ubh
tqt

tqn

Hình 4-20. Mạch tạo xung răng cưa dùng mạch RC.

Để xung ra tăng lên gần như tuyến tính cần chọn trị số R, C đủ lớn sao cho
τ = RC >> txvào (txvào là độ rộng xung vào)
Nhược điểm của loại mạch này là chất lượng tuyến tính của phần qt thuận khơng cao, do ở cu ối
dòng nạp cho tụ giảm dần. Để khắc phục nhược đi ểm trên, có th ể s ử d ụng ngu ồn dòng ổn đ ịnh đ ể n ạp
cho tụ.
Câu 22. Trình bày khái niệm về điều chế, viết biểu thức và vẽ phổ của tín hiệu điều biên
Điều chế là quá trình ghi tin tức vào dao động cao t ần nhờ bi ến đ ổi một thơng s ố nào đó nh ư biên đ ộ,
tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức.
Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tín hiệu biến đổi theo tin tức.

Ut
Để đơn giản, giả thiết tin tức US và tải tin
ωS min ÷ ωS max
, ta có:

đều là dao động điều hoà và tần số tin t ức bi ến thiên t ừ


uS (t ) = Uˆ S .cos ωS t
Tin tức:
ut (t ) = Uˆ t .cos ωt t

ω t >> ωS

Tải tin:
u cầu
Do đó tín hiệu điều biên:
= (Uˆ t + Uˆ S . cos ω S t ). cos ω t t = Uˆ t .(1 + m. cos ω t t ). cos ω t t
uđb

(5-1)
Uˆ
m= S
Uˆ t
trong đó:
là hệ số điều chế.
m ≤1
m >1
Hệ số điều chế phải thoả mãn điều kiện
. Khi
thì mạch có hiện tượng quá điều chế làm
cho tín hiệu bị méo trầm trọng. (Hình 5-1c).
Từ (5-1) ta có:
^

^

mU t
mU t
udb = U t cos ωt t +
cos(ωt + ωS )t +
cos(ωt − ωS )t
2
2
^

(5-2)
Như vậy, tín hiệu điều biên ngồi thành phần tải tin, cịn có hai biên t ần (hình 5-1b). Biên t ần trên có
(ωt + ωS min )
(ωt + ωS max )

(ωt − ωS max )
(ωt − ωS min )
tần số từ
đến
và biên tần dưới từ
đến
.
Câu 23. Trình bày về mạch điều chế pha theo Armstrong
Mạch điều chế pha theo Armstrong ở hình 5-12 được thực hi ện theo nguyên lý: t ải tin t ừ b ộ t ạo dao
động Thạch anh được đưa đến bộ điều biên 1 (ĐB1) và điều biên 2 (ĐB2) lệch pha nhau 90 0, cịn tín hiệu
điều chế uS đưa đến hai mạch điều biên ngược pha. Điện áp đầu ra trên hai bộ điều biên là:
u = Uˆ .(1 + m.cos ω t ).cos ω t
db1

t1

S

t

mU
. ˆ t1
= Uˆ t1.cos ωt t +
.[cos(ωt + ω S )t + cos(ωt − ωS )t ]
2
udb 2 = Uˆ t 2 .(1 − m.cos ωS t ).sin ωt t
mU
. ˆt2
= Uˆ t 2 .sin t t −
.[sin(ωt + ωS )t + sin(ωt − ωS )t ]

2
Đồ thị véc tơ của Uđb1 và Uđb2 và véc tơ tổng của chúng được biểu diễn trên hình 5-13.

ut1

ĐB1
uđb1

U t1
Di pha 900

Tổng

US

ut2

ĐB2

Tín hiệu điều pha

uđb2

Hình 5-12. Sơ đồ khối mạch điều pha theo ArmStrong


0

Từ đồ thị đó, thấy rằng: tổng các dao động đã đi ều biên u = u đb1+ uđb2 là một dao động điều chế về pha và
biên độ. Điều biên ở đây là điều biên ký sinh. Mạch có nh ược đi ểm là l ượng di pha nh ỏ. Đ ể h ạn ch ế m ức

điều biên ký sinh chọn ∆ϕ nhỏ. Để có điều biên ký sinh nhỏ hơn 1% thì ∆ϕ < 0,35.