Bài giảng môn: Kỹ thuật xung số

1
ĐÀI TIẾNG NÓI VIỆT NAM
ĐÀI TIẾNG NÓI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG PT – TH I
TRƯỜNG CAO ĐẲNG PT – TH I
BÀI GIẢNG MÔN
BÀI GIẢNG MÔN
:
:
KĨ THUẬT XUNG
KĨ THUẬT XUNG
SỐ
SỐ


Giảng viên: Trần Văn Hội
Giảng viên: Trần Văn Hội


Khoa Kỹ thuật Điện tử PT-TH
Khoa Kỹ thuật Điện tử PT-TH


Email:
Email:


2
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT XUNG
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT XUNG
BÀI 1: TÍN HIỆU XUNG

I. Khái niệm tín hiệu xung
•
Xung điện là những dòng họăc áp chỉ tồn tại trong 1
khoảng thời gian ngắn có thể so sánh được với thời gian
của quá trình quá độ trong mạch điện mà nó tác động.
•
Xung: là 1 đại lượng vật lý có thời gian tồn tại rất nhỏ
so với toàn bộ thời gian ma nó tác động.
•
Mốc so sánh: là thời gian quá độ - khoảng thời gian mà
hệ thống vật lý chuyển từ trạng thái cân bằng này sang
trạng thái cân bằng khác
3
II. Phân loại tín hiệu xung.
II. Phân loại tín hiệu xung.
Xung vuông
Xung vuông
Xung nhọn
Xung nhọn
Xung răng cưa
Xung răng cưa
Xung hình thang
Xung hình thang
Xung hàm mũ
Xung hàm mũ
Xung tam giác
Xung tam giác
BÀI 1: TÍN HIỆU XUNG
BÀI 1: TÍN HIỆU XUNG
4

III. Các tham số của tín hiệu xung.

Dãy xung

Độ rộng xung : thời gian
tồn tại xung.(s)

Khoảng cách xung : K/c
giữa 2 xung liên tiếp.

Chu kì xung: Tx.

Tần số số xung trên
1 giây.

Độ dày:


Qx > 0.5 - Xung rộng
Qx < 0.5 - Xung hẹp.

Độ rỗng(xốp):
Tx
Tx
Um
Um
α
τ
x
τ

x
τ
Tx
fx
1
=
x
x
T
Qx
τ
=
x
Tx
Qx
τ
η
==
1
α
τ
5
Tham số dạng xung

:Độ rộng sườn trước.

:Độ rộng sườn sau.

Um :Biêm độ lớn nhất của xung.


:Độ sụt đỉnh tuyệt đối.

: Độ sụt đỉnh tương đối.

Thực tế chọn hệ số <1.
= 0.1, 0.05, 0.01
Thường chọn = 0.05
2s
t
1s
t
Um∆
%
Um
Um
Um
∆
=
δ
α
α
α
6
Bài 2: Phương pháp phân tích tín hiệu xung
Bài 2: Phương pháp phân tích tín hiệu xung
•
Phương pháp xếp chồng:
Đầu vào: S1(t), đầu ra S2(t).
•
Toán tử laplace.

Mỗi f(t) đều có ảnh F(p).
∑
=
=+++=
n
i
in
tststststS
1
11
2
1
1
11
)()( )()()(
∑
=
=+++=
n
i
in
tststststS
1
11
2
1
1
11
)()( )()()(
dtetfpF

pt
∫
∞
−
=
0
)()(
dtepFtf
ja
ja
pt
∫
+
−
=
ω
ω
π
)(
2
1
)(
Mạch tuyến tính
)(
1
tS
)(
2
tS
7

I. Các dạng tín hiệu xung đơn giản.

Dạng đột biến: U(t) =E.1(t) = E t t0
0 t < t0
Với 1t0 =1(t-t0) = 1 t t0
0 t < t0

Dạng tuyến tính:
K = const =
t to
t< to

≥
≥
≥



−
=−=
0
)(
)(1)()(
totK
tototKtU
α
tg
8
Các dạng tín hiệu xung đơn giản.(tiếp)


Dạng hàm mũ.
t to
t < to
Kết luận: Tín hiệu xung rất đa dạng song tất cả đều được
coi là tổng hợp của 3 dạng tín hiệu nói trên.
≥
).(1).1()(
)(
toeEtU
tot−
−=
β



−
=
−
0
).1(
)(
)( tot
eE
tU
β
E
9
Ví dụ
Ví dụ
Ta có U(t) = U’(t) + U’’(t)

Cho t1 =0, t2 = T
U’(t) = E.1(t) .
U’’(t) =-E.1(t-Tx)
U(t) = E[1(t) -1(t-Tx) ]
10
Ví dụ
Ví dụ
U(t) = U1(t)+U2(t)+U3(t)+U4(t)
11
II. Phản ứng của mạch RC,RL
II. Phản ứng của mạch RC,RL

•
Tín hiệu đột biến:
Mạch RC:U1(t) =E.1(t)->

NX:
Định luật đóng mạch thứ nhất: Ko bao giờ có đột biến U trên tụ điện.
Thường chọn
Hằng số thời gian:đặc trưng cho quán tính của mạch, chỉ phụ thuộc tham số mạch điện mà ko phụ thuộc tín hiệu vào.

;
1
pC
RZ
p
+=
;
1
pCRp
E
Ip
+
=
)(
.)(
RC
t
e
R
E
ti
−
=
RtiU
R
).(=
);()(1 tUtUU
RC
−=

)exp(.)(
τ
t
EtU
R
−=
)]exp(1[)(
τ
t
EtU
C
−−=
RC=
τ
;)(
0
EtUr
t
=
=
0)( =
∞=t
tUr
;0)(
0
=
=t
tUc
;)( EtUc
t

=
∞=
τ
3=
tl
t
12
II. Phản ứng của mạch RC,RL
II. Phản ứng của mạch RC,RL
•
Tín hiệu đột biến
•
Mạch RL
•
Định luật đóng mạch 2:Ko bao giờ có đột biến
dòng trên cuộn cảm.
R
L
=
τ
)exp(.)(
τ
t
EtU
L
−=
))exp(1.(
τ
t
EU

R
−−=
13
II. Phản ứng của mạch RC,RL
II. Phản ứng của mạch RC,RL
•
Tín hiệu tuyến tính.
NX:
Nếu thay RC bằng RL:
))exp(1.(
τ
τ
t
KU
R
−−=
))exp(.(
τ
τ
t
tKU
C
−−=
τ
KtUr
t
=
∞=
)(
)()(

τ
−=
∞=
tKtUc
t
)]}exp(1[.{
τ
ττ
t
tKU
R
−−−=
)]exp(1.[
τ
τ
t
KU
L
−−=
14
II.Phản ứng của mạch RC,RL
II.Phản ứng của mạch RC,RL
•
Tín hiệu hàm mũ.
Hằng số thời gian của nguồn tín hiệu.
Hằng số t/g của mạch.
•
Ur: q lớn, Ur->U1.
q giảm thì biên độ Ur giảm
q=1 thì Ur =o.37E. Ur là xung nhọn.

•
Uc:khi q nhỏ, Uc->U1
q tăng, tốc độ Uc giảm nhanh
khi q =100 -> Uc có diểm uốn

)(1)].exp(1.[)(
1
t
t
EtU
τ
−−=
ii
CR=
1
τ
RC=
2
τ
)]exp()[exp(
1
.)(
12
ττ
tt
q
q
EtU
R
−−−

+
=
const
CR
RC
q
ii
===
1
2
τ
τ
)()()(
1
tUrtUtUc −=
15
III. Phản ứng của mạch RC
III. Phản ứng của mạch RC
đ
đ
ối với dãy xung vuông.
ối với dãy xung vuông.
•
T/h q/t quá độ sớm k thúc:
Cho:
Do đó:
)]exp().[exp()(
2
τ
τ

τ
x
t
t
EtU
−
−−−=
)(1.)(
1
1
tEtU =
)exp(.)(
1
2
τ
t
EtU −=
)exp(.)(
2
2
τ
τ
x
t
EtU
−
−−=
x
tt
τ

== 2;01
)()(
2
1 x
tEtU
τ
−−=
16
Quá trình quá độ sớm kết thúc
Quá trình quá độ sớm kết thúc
•
Khi
Các thành phần Ura b/đ chậm,dạng xung
gần giống dạng xung vào->độ sụt đỉnh
xung
Độ sụt đỉnh xung tương đối.
Mạch RC làm mạch phân cách,truyền t/h
xung.
•
Khi
Ut/h biến đổi nhanh, t/h ra biến thành 2
xung nhọn + và - tại t1 v t2
Sử dụng mạch RC làm mạch vi phân.
x
RC
ττ
>>=
x
RC
ττ

<<=
%
E
E
E
∆
=
δ
E∆
E∆
E∆
17
Tín hiệu ra trên tụ
Tín hiệu ra trên tụ
•
Cho
x
tt
τ
== 2;01
)]exp().[exp()(
2
ττ
τ
t
t
EtU
x
−−
−

−=
)]exp(1.[)(
1
2
τ
t
EtU −−=
)]exp(1.[)(
2
2
τ
τ
x
t
EtU
−
−−−=
18
Tín hiệu ra trên tụ
Tín hiệu ra trên tụ
•
Khi: các thành phần U thay đổi chậm,t/h ra
có dạng tam giác và sườn trước gần như đường
thẳng.Trong khoang t/g t1-t2 ta có.
Đây là trường hợp dùng mạch RC làm mạch tích phân U
•
theo Macloranh:
•
-> U2 =Kt với
•

Khi Các thành phần U thay đổi nhanh,t/h
xung ra giống xung vào nhưng bị méo ở sườn trước .
Đây là trường hợp RC giống các thành phần kí sinh của
nguồn t/h với R nhỏ,C = Cra của nguồn.
x
RC
ττ
>>=
x
RC
ττ
<<=
)]exp(1.[)(
2
τ
t
EtU −−=
τ
t
EtU ≈)(2
τ
E
K =
19
Quá trình quá độ chậm
Quá trình quá độ chậm
Uc(t)
t
t
Ur(t)

S2
S1
Uo
20
IV. Mạch phân áp xung
IV. Mạch phân áp xung
•
KN:là mạch 4 cực có nhiệm vụ trích 1 phần tín hiệu từ nguồn đua tới
tải để p/hợp về mặt biên độ.
Y/c: không gây méo tín hiệu->hệ số truyền đạt là 1 hằng số , ko fụ thuộc
vào f.
•
Các mạch phân áp:
1. Phân áp điện trở:

22
RiU =
21
1
RR
U
i
+
=
1
21
2
12
. U
RR

R
UU
R
ξ
=
+
=
fconst
RR
R
R
∉=
+
= ,
21
2
ξ
21
IV. Mạch phân áp
IV. Mạch phân áp
•
Phân áp điện dung
Thực tế tồn tại R kí sinh và C kí sinh nên hệ số phân áp luôn
fụ thuộc vào f.
•
Phân áp hỗn hợp.
•
Nói chung fụ thu vào f
•
ĐK cân bằng: khi đó

22
XIU =
21
1
XX
U
i
+
=
1
21
2
12
. U
XX
X
UU
C
ξ
=
+
=
fconst
CC
C
R
∉=
+
= ,
21

1
ξ
1
11
1
//
C
RZ
ω
=
2
22
1
//
C
RZ
ω
=
z
ξ
12
21
1
2
UZ
ZZ
U
U
z
ξ

=
+
=
RCz
ξξξ
==
2211
CRCR =
22
BÀI 3: KHÓA ĐIỆN TỬ
BÀI 3: KHÓA ĐIỆN TỬ
I. KHÓA ĐIỆN TỬ
1. Khóa điện tử: là 1 van điện có thể đóng hoặc ngắt 1 dòng điện
dưới tác động của t/h điều khiển.
2. Tính chất:
Nội trở khóa:
Khi đóng: Rk = 0
Khi ngắt: Rk = vô cùng.
3. Tốc độ đóng ngắt: f điều khiển đóng ngắt mà khóa làm việc tin
cậy.
Để đảm bảo tin cậy:[Fmax] cho phép < hoặc = 1/(2 t/g thiết lập).
4. Ngưỡng điều khiển: Là mức t/h thấp nhất có thể đ/k được khóa 1
cách tin cậy.

23
II. Khóa điện dùng TRANSISTOR
•
T tắt – Khóa mở:Rkm=
Ic = Ico nhỏ: 10-100mA
Uc=Ec

•
T thông – Khóa đóng:Rkđ =0
Ic = Icbh=Ec/Rc; Uc =Ucbh rất nhỏ.
∞
Uc
Ic
Ec/Rc
A
B
Rc
Icbh
Ucbh
Miền cắt
dòng
O
X
24
Nguyên lý
Nguyên lý
•
Miền cắt dòng: dưới điểm B.
•
Miền khuyếch đại.(đoạn AB).
Ib Ic Uc
•
Miền bão hoà:(Sau điểm A-đường Ox).
ib>=ib bãohoà->ic=icbh=const.
Điều kiện T bão hoà : ib>=ibbh.
Ở chế độ khóa :Yêu cầu T thông ở chế độ bão hoà với dòng điện lớn vì: Để có
dòng lớn.

Khả năng chống nhiễu cao.
Ic =Icbh = Ec/Rc
;.
bc
ii
β
=
Cccc
RiEU .−=
25
Quá trình quá độ của khoá T
Quá trình quá độ của khoá T
Udk
ib
ic
Uc
E
Ec
Ucbh
t1 t3
t5
t4
t2
ts1 ts2
Icbh
ico
tắt
Trễ
Ibo
Ib1

Ibbh
E1
E2
Ibo
t3 t4
Tiêu tán