Điện tử tương tự-Chương 1: Mạch tính toán điều khiển và tạo hàm dùng khuếch tán đại thuật toán ppt

1
CHỈÅNG 1
CẠC MẢCH TÊNH TOẠN, ÂIÃƯU KHIÃØN V TẢO HM
DNG KHÚCH ÂẢI THÛT TOẠN
Chỉång ny nhàòm giåïi thiãûu viãûc ỉïng dủng mảch khúch âải thût toạn
(KÂTT) trong cạc mảch khúch âải, tênh toạn, âiãưu khiãøn, tảo hm. Kho sạt cạc mảch
cäüng, trỉì, nhán chia, khai càn, mảch khúch âải loga v âäúi loga, mảch vi, têch phán,
PD,PID, mảch chènh lỉu chênh xạc, mảch so sạnh tỉång tỉû

1.1 Khại niãûm chung
Hiãûn nay, cạc bäü khúch âải thût toạn (KÂTT) âọng vai tr quan trng v âỉåüc
ỉïng dủng räüng ri trong k thût khúch âải, tênh toạn, âiãưu khiãøn, tảo hm, tảo tên
hiãûu hçnh sine v xung, sỉí dủng trong äøn ạp v cạc bäü lc têch cỉûc Trong k thût
mảch tỉång tỉû, cạc mảch tênh toạn v âiãưu khiãøn âỉåüc xáy dỉûng ch úu dỉûa trãn bäü
KÂTT. Khi thay âäøi cạc linh kiãûn màõc trong mảch häưi tiãúp ta s cọ âỉåüc cạc mảch tênh
toạn v âiãưu khiãøn khạc nhau.
Cọ 2 dảng mảch tênh toạn v âiãưu khiãøn : tuún tênh v phi tuún.
Tuún tênh : cọ trong mảch häưi tiãúp cạc linh kiãûn cọ hm truưn âảt tuún tênh.
Phi tu
ún : cọ trong mảch häưi tiãúp cạc linh kiãûn cọ hm truưn phi tuún tênh.
Vãư màût k thût, âãø tảo hm phi tuún cọ thãø dỉûa vo mäüt trong cạc ngun tàõc
sau âáy :
1. Quan hãû phi tuún Volt - Ampe ca màût ghẹp pn ca diode hồûc BJT khi
phán cỉûc thûn (mảch khúch âải loga)
2. Quan hãû phi tuún giỉỵa âäü däúc ca âàûc tuún BJT lỉåỵng cỉûc v dng Emitå
(mảch nhán tỉång tỉû).
3. Lm gáưn âụng âàûc tuún phi tuún bàòng nhỉỵng âoản thàóng gáúp khục (cạc
mảch tảo hm dng diode).
4. Thay âäøi cỉûc tênh ca âiãûn ạp âàût vo phán tỉí têch cỉûc lm cho dng âiãûn ra
thay âäøi (khoạ diode, khoạ transistor).

2
1.2 Caùc maỷch tờnh toaùn vaỡ õióửu khióứn
1.2.1 Maỷch cọỹng õaớo








Aùp duỷng quy từc doỡng õióỷn nuùt cho N ta coù :

0
R
v
R
v

R
v
R
v
N
out
n
inn
2
2in

1
1in
=++++









+++=
inn
n
N
2in
1
N
1in
1
N
out
v
R
R
v
R
R
v

R
R
v

1.2.2 Maỷch khuóỳch õaỷi õaớo vồùi trồớ khaùng vaỡo lồùn







Vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn cho nuùt N:

0
R
v
R
v
N
3
1
in
=+
Maỡ
32
3
out3
RR
R

vv
+
=
(õióửu kióỷn R
N
R
3
)


in
3
2
1
N
out
v)
R
R
1(
R
R
v +=

hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi cuớa maỷch : K =
3
2
1
N
R

R
1(
R
R
+
)
v
in1
R
N
v
in2
v
inn
v
out
R
1

R
2

R
n

Hỗnh 1.1. Sồ õọử ma
ỷ
ch cọ
ỹ
n

g
õaớo
R
N
v
3
R
3
R
2
v
in
v
out
R
1
Hỗnh 1.2. Sồ õọử maỷch khuóỳch õaỷi õaớo vồùi trồớ khaùng vaỡo lồù
n


3
Trỉåìng håüp u cáưu hãû säú khúch âải låïn thç phi chn R
1
nh. Lục âọ tråí khạng
vo ca mảch Z
V
= R
1
nh. Cọ thãø khàõc phủc nhỉåüc âiãøm âọ bàòng cạch chn R
1

= R
N

låïn. Do âọ K’ chè cn phủ thüc vo
3
2
R
R
, cọ thãø tàng t säú ny ty m váùn khäng
nh hỉåíng âãún tråí khạng vo Z
V
= R
1
= R
N
ca mảch. Våïi cạc cáúu tảo nhỉ váûy cọ thãø
tàng thãm säú âáưu vo âãø thỉûc hiãûn cạc mảch cäüng hồûc mảch trỉì cọ tråí khạng vo låïn.
1.2.3 Mảch trỉì





Âiãûn ạp åí cỉía vo thûn :

a
R
R
R
vv

P
P
P
2inP
+
=
Âiãûn ạp åí cỉía vo âo :

()
out
N
N
N
out1inN
v
a
R
R
R
vvv +
+
−=
Vç v
d
= v
p
- v
N
= 0 ⇒ v
p

= v
N

⇒ v
in2
.
a
R
R
R
P
P
P
+
=
a
R
R
R
N
N
N
+
( v
in1
-v
out
) + v
out

⇒ v
out
= a (v
in2
-v
in1
) (Nãúu R
N
= R
P
)
1.2.4 Mảch trỉì våïi tråí khạng vo låïn





R/n
KR
R
V
ín2

v
out
V
in1

Hçnh 1.4.a. Så âäư mảch trỉì cọ mäüt ng vo tråí khạng låïn
v

in2

R
2
R
p
v
in1
v
out
R
1
Hçnh 1.3. Så âäư mảch tr
ỉ
ì
R
N


4
Vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn nuùt cho nuùt N
1
vaỡ N
2
ta coù :
0
KR
vv
n
R

v
R
vv
NoutNN1in
=

+

Maỡ v
N
= v
in2
v
in1
-v
in2
= nv
in2
+
K
vv
2inout

= 0
Kv
in1
- (n + 1) Kv
in2
+ v
out

- v
in2
= 0
v
out
= v
in2
+ K(n + 1) v
in2
-Kv
in1

v
out
= (1 + K + nK) v
in2
-Kv
in1

Hóỷ sọỳ cuớa V
in2
luọn luọn lồùn hồn hóỷ sọỳ cuớa V
in1
maỷch khọng taỷo õổồỹc õióỷn aùp
ra coù daỷng : K (V
in2
-V
in1
). Trồớ khaùng vaỡo cuớa cổớa P lồùn (Z
v

= r
d
), nón khọng yóu cỏửu
nguọửn v
in2
coù cọng suỏỳt lồùn.










Hỗnh 1.4.b trỗnh baỡy maỷch õióỷn coù trồớ khaùng vaỡo cuớa caớ hai cổớa (cổớa v
in1
vaỡ v
in2
)
õóửu lồùn.
Vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn nuùt cho N
1
vaỡ N
2
ta coù :

=

+

+

=

+

+

0
R
vv
R
vv
R
vv
0
R
v
R
vv
R
vv

1
2in1in
2
2inout
3
2in3
2
1in
1
1in2in
3
1in3

Suy ra: v
out
= (1 + R
2

31
31
RR
R2R
+
)(v
in2
-v
in1
)
v
in2

v
3

N
2

N
1

R
3
R
1
R
1
R
3
R
2
v
out
v
in1
Hỗnh 1.4.b. Sồ õọử maỷch trổỡ coù hai ngoợ vaỡo
t
rồớ khaùng õóửu lồùn

5
Ta thỏỳy trồớ khaùng vaỡo cuớa caớ hai cổớa õóửu lồùn vaỡ bũng r

d
cuớa KTT. Coù thóứ thay
õọứi õổồỹc hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi K = 1 + R
2
31
31
RR
R2R
+
khi thay õọứi R
1.
K = K
min
khi R
1
=
Luùc õoù: v
out
= (1 +
3
2
R
R
)(v
in2
-v
in1
)
Vỗ R
2

0, R
3
nón K > 1
1.2.5 Maỷch taỷo õióỷn aùp ra coù cổỷc tờnh thay õọứi







Ta coù : v
N
=
2
vv
out1in

+ v
out
=
2
vv
out1in
+

v
P
= q v
in1

Vỗ : v
P
= v
N

2
vv
out1in
+
= qv
in1
v
out
= (2q - 1)v
in1

Khi thay õọứi tióỳp õióứm trón chióỳt aùp R
2
ta coù hóỷ sọỳ cuớa v
out
luùc dổồng, luùc ỏm.
Khi q = 1/2 v
out
= 0 mỷc duỡ v
in1
0
Khi q > 1/2 v
out
vaỡ v

in1
cuỡng pha
Khi q < 1/2 v
out
vaỡ v
in1
ngổồỹc pha
1.2.6 Maỷch tờch phỏn õaớo





qR
2

R
2
R
1
R
1
v
out
v
in1
Hỗnh 1.5. Sồ õọử maỷch taỷo õióỷn aùp ra coù cổỷc tờnh thay õọứi
i
C
i

1
v
in1
v
out
R
Hỗnh 1.6.a. Sồ õọử maỷch tờch phỏn õaớo

6
Phổồng trỗnh doỡng õióỷn nuùt taỷi N:
i
1
+ i
c
= 0 hay
0
dt
dv
C
R
v
out
1in
=+

Suy ra
)0t(vdt)t(v
RC
1
dt).t(v

RC
1
v
t
0
out1in1inout
=+==


õióỷn aùp ra tố lóỷ vồùi tờch phỏn õióỷn aùp vaỡo.
Thổồỡng choỹn hũng sọỳ thồỡi gian = RC = 1s
v
out
(t = 0) laỡ õióửu kióỷn õỏửu, khọng phuỷ thuọỹc vaỡo õióỷn aùp vaỡo v
in1
.
Nóỳu v
in1
laỡ õióỷn aùp xoay chióửu hỗnh sin: v
in1
= V
in1
sint thỗ:

tcosVtcos.
RC
V
dt.tsin.V
RC
1

v
out
1in
1inout



===


bión õọỹ õióỷn aùp ra tyớ lóỷ nghởch vồùi tỏửn sọỳ.
ỷc tuyóỳn bión õọỹ - tỏửn sọỳ cuớa maỷch tờch phỏn :

1in
out
V
V
= f () coù õọỹ dọỳc - 20dB/decade.
Maỷch õổồỹc goỹi laỡ maỷch tờch phỏn trong mọỹt phaỷm vi tỏửn sọỳ naỡo õoù nóỳu trong
phaỷm vi tỏửn sọỳ õoù õỷc tuyóỳn bión - tỏửn cuớa noù giaớm vồùi õọỹ dọỳc 20dB/decade.
óứ giaớm aớnh hổồớng cuớa doỡng tộnh I
t
vaỡ õióỷn aùp lóỷch khọng coù thóứ gỏy sai sọỳ õaùng
kóứ cho maỷch tờch phỏn, ồớ cổớa thuỏỷn cuớa bọỹ KTT ngổồỡi ta mừc thóm mọỹt õióỷn trồớ thay
õọứi õổồỹc R
1
vaỡ nọỳi xuọỳng masse.

ióửu chốnh R
1
sao cho R
1
R thỗ giaớm õổồỹc taùc duỷng cuớa doỡng õióỷn lóỷch khọng I
o
= I
P

- I
N
vaỡ õióỷn aùp lóỷch khọng v
o
= v
P
- v
N
(khi v
out
= 0)

R
1
C
R

v
in1
v
out
Hỗnh 1.6.b. Maỷch tờch phỏn õaớo coù bióỳn trồớ
R
1
buỡ doỡng lóỷch khọng.

7
1.2.7 Maỷch tờch phỏn tọứng







Duỡng phổồng phaùp xóỳp chọửng vaỡ vióỳt phổồng trỗnh doỡng õióỷn nuùt õọỳi vồùi nuùt N ta tỗm
õổồỹc:

dt
R
v

R
v
R
v
C

1
v
n
inn
2
2in
1
1in
out









+++=

1.2.8 Maỷch tờch phỏn hióỷu






Vióỳt phổồng trỗnh õọỳi vồùi nuùt N :

0

dt
)vv(d
.C
R
vv
Nout
N
1
N1in
=

+

(1)
ọỳi vồùi nuùt P :
0
dt
dv
.C
R
vv
P
P
2
P2in
=

(2)
Bióỳn õọứi vaỡ cho v
N

= v
P
, R
1
C
N
= R
2
C
P
= RC
(1) v
in1
- v
N
= - R
1
C
N
.
dt
dv
.CR
dt
dv
N
N1
out
+
(2) v

in2
- v
P
= R
2
C
P
.
dt
dv
P

Suy ra: v
in2
- v
in1
= RC
dt
dv
out

C
P
C
N
v
in1
v
out
v

in2
R
1
R
2
Hỗnh 1.8. Sồ õọử maỷch tờch phỏn hióỷ
u
v
in1
R
1
R
2
C
v
out
R
P
R
n
v
in2
v
inn
Hỗnh 1.7. Sồ õọử maỷch tờch phỏn tọứng

8
v
out
=

dt)vv(
RC
1
1in2in

1.2.9. Maỷch vi phỏn






Ta coù : i = C
1

N
out
1in
R
v
dt
dv
=

v
out
= - R
N
C

1

dt
dv
1in

giaớ thióỳt: v
in1
= V
in1
sint
v
out
= -R
N
C
1
V
in1
cost = -V
out
cost
Hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi cuớa maỷch: K =
1in
out
V
V
= R
N
C

1

K tng theo tỏửn sọỳ vaỡ õọử thở bode coù õọỹ dọỳc 20dB/decade.
Vỏỷy : Maỷch õổồỹc goỹi laỡ maỷch vi phỏn trong mọỹt phaỷm vi tỏửn sọỳ naỡo õoù nóỳu trong
phaỷm vi tỏửn sọỳ õoù õỷc tuyóỳn bión - tỏửn cuớa noù tng vồùi õọỹ dọỳc 20dB/decade.
1.2.10 Maỷch PI (Proportional Integrated)









Maỷch thổồỡng õổồỹc sổớ duỷng trong caùc maỷch õióửu khióứn.
Maỷch coù õióỷn aùp ra õổồỹc bióứu dióựn theo daỷng: v
out
= Av
in
+ B

dtv
in

Aẽp duỷng phổồng trỗnh cỏn bũng doỡng taỷi N: i
1
+ i
N
= 0 i

N
= -i
1
= - v
in
/R
1
(1)
R
N
v
out
v
in1
C
1
Hỗnh 1.9. Sồ õọử maỷch vi phỏ
n
R
1
i
1

i
N
N

R
N
v

1
C
v
out
v
in

Hỗnh 1.10.a. Sồ õọử maỷch PI

9
Mỷt khaùc: v
out
= v
c
+ v
1
=
NNin
iRdti
C
1
+

(2)
Thay (1) vaỡo (2) v
out
= -

R
N

/R
1
v
in
-

dtv
CR
1
in
1

Giaớ sổớ v
in
= V
in
cost

)tcos(Vtsin
CR
V
tcosV
R
R
v
out
1
in
in
1

N
out
+==




ỷc tuyóỳn bión tỏửn:

22
2
o
1
22
22
N
2
1
22
2
N
1in
out
'
C
1
R
1
C
1CR

R
1
C
1
R
R
1
V
V
K






+








=
+
=+==

ỷt:

CR
1
N
o
= Khi
o
<< thỗ
C
1
R
1
K
1
'



Suy ra õỷc tuyóỳn bión õọỹ tỏửn sọỳ coù õọỹ dọỳc -20dB/decade (tổồng ổùng khu vổỷc I)
Suy ra sồ õọử laỡm vióỷc nhổ mọỹt maỷch tờch phỏn

Khi
>>
1
N
'
o
R
R
K
Maỷch mang tờnh chỏỳt khuóỳch õaỷi nhióửu hồn (tổồng ổùng
vồùi khu vổỷc P). Khu vổỷc trung gian laỡ khu vổỷc chuyóứn tióỳp.
1.2.11 Maỷch PID (Proportional Integrated Differential)







'
Klog
1
N
R
R
log
CR
1
N
o

=
log
-20dB/decade
I
P
Hỗnh 1.10.b. ỷc tuyóỳn bión tỏửn cuớa maỷch PI
R
1
i
N
N

R
N
v
1
C
V
out
V
in
R
Hỗnh 1.11.a. Sồ õọử maỷch PID

10
PID cuợng laỡ maỷch hay õổồỹc sổớ duỷng trong kyợ thuỏỷt õióửu khióứn õóứ mồớ rọỹng phaỷm
vi tỏửn sọỳ õióửu khióứn cuớa maỷch vaỡ trong nhióửu trổồỡng hồỹp tng tờnh ọứn õởnh cuớa hóỷ
thọỳng õióửu khióứn trong mọỹt daới tỏửn sọỳ rọỹng.
ióỷn aùp ra coù daỷng:

++=
dt
dv
CdtvBAvv
in
ininout

Tổỡ phổồng trỗnh doỡng õióỷn nuùt taỷi N:
0i
dt
dv
C
R
v
N
in
1
1
in
=++ (1)
Vaỡ phổồng trỗnh õióỷn aùp ra trón nhaùnh ra:

+= dti
C
1
Riv
N
N
NNout
(2)

Thay (1) vaỡo (2):









++








+= dt
dt
dv
C
R
v
C
1
R
dt
dv

C
R
v
v
in
1
1
in
N
N
in
1
1
in
out

Suy ra:
dt
dv
CRdtv
CR
1
v
C
C
R
R
v
in
1Nin

NN
in
N
1
1
N
out









+=

(*)
* tỏửn sọỳ thỏỳp
NN
N
CR
1
=<<
thỗ thaỡnh phỏửn tờch phỏn trong (*) chióỳm ổu thóỳ.
* tỏửn sọỳ cao
11
N
CR

1
=>>
thỗ thaỡnh phỏửn vi phỏn trong (*) chióỳm ổu thóỳ.
Trong daới:
1N
<<

thỗ thaỡnh phỏửn khuóỳch õaỷi
in
N
1
1
N
v
C
C
R
R








+
chióỳm ổu thóỳ.
Do õoù õỷc tuyóỳn bión tỏửn cuớa maỷch coù daỷng nhổ hỗnh veợ:

1.3 Caùc maỷch khuóỳch õaỷi vaỡ tờnh toaùn phi tuyóỳn lión tuỷc
1.3.1 Maỷch khuóỳch õaỷi Loga





Klog
log
I
P
D

N

1
I: tờch phỏn
P: tố lóỷ
D: vi phỏn
Hỗnh 1.11.b. ỷc tờnh bión tỏửn maỷch PID
D
v
out

v

in

R
Hỗnh 1.12.a. Sồ õọử maỷch k
h
uóỳch õaỷi Loga duỡng Diode

11
Âãø tảo mảch khúch âải loga, màõc diode hồûc BJI åí mảch häưi tiãúp ca bäü KÂTT.
Mảch âiãûn dng diode (1.12.a.) cọ thãø lm viãûc täút våïi dng âiãûn I nàòm trong
khong nA → mA
Dng âiãûn qua diode v âiãûn ạp âàût lãn diode cọ quan hãû :
i
D
= I
o
exp
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
T
D
v
v

Trong âọ :
i
D
, v
D
: dng âiãûn qua diode v âiãûp ạp âàût lãn diode.
I
o
: dng âiãûn ban âáưu, cọ trë säú bàòng dng qua diode ỉïng våïi âiãûn ạp ngỉåüc
cho phẹp.
v
T
: âiãûn ạp nhiãût. Åí nhiãût âäü bçnh thỉåìng thç v
T
= 26mV
⇒ v
out
≅ - v
D
= - v
T
o
D
I
i
ln
= - v
T
o
in

RI
v
ln







Mảch (1.12.b.) lm viãûc täút våïi dng âiãûn trong khong pA → mA
Dng Colectå i
C
phủ thüc vo âiãûn ạp Bazå - emitå theo quan hãû :
i
C
= A
N
i
E
= A
N
I
Ebh
( 1e
T
BE
v
v
− )

Våïi A
N
: hãû säú khúch âải dng âiãûn khi màõc Bazå chung (BC)
I
Ebh
: l dng âiãûn emitå åí trảng thại bo ha.
Khi
1e
T
BE
v
v
− >> 0 ⇔ 1e
T
BE
v
v
>>
Ta cọ: i
C
= A
N
I
Ebh

T
BE
v
v
e

M v
out
= - v
BE
v i
C
=v
in
/R
⇒ v
out
= - v
T

RIA
v
ln.v
IA
i
ln
EbhN
in
T
EbhN
C
−=
R
v
in
v

out
Hçnh 1.12.b. Så âäư mảch khúch âải Loga dng BJT

12
Maỷch chố laỡm vióỷc vồùi õióỷn aùp vaỡo dổồng (do mọỳi nọỳi p-n)
Muọỳn laỡm vióỷc vồùi õióỷn aùp ỏm thay BJT npn bũng BJT pnp.
1.3.2 Maỷch khuóỳch õaỷi õọỳi Loga







v
out
= - I
D
R = - RI
o
T
D
V
V
e
Vỗ: v
D
= v
in
nón v

out
= - RI
o
T
in
V
V
e





i
C
= A
N
I
Ebh
T
BE
v
v
e = A
N
I
Ebh
T
in
v

v
e


( Do v
BE
=-v
in
)
v
out
= i
C
R = RA
N
I
Ebh
T
in
v
v
e


1.3.3 Maỷch nhỏn duỡng nguyón từc khuóỳch õaỷi loga vaỡ õọỳi loga

D
v
out

v
in

R
Hỗnh 1.13.a. Sồ õọử maỷch khuóỳch õaỷi õọỳi Loga duỡng Diode
R
v
in
v
out
Hỗnh 1.13.b. Sồ õọử maỷch khuóỳch õaỷi õọỳi Loga duỡng Transito
r

ln
ln
Tọứng
Kaỷi
1/K
1
ex
p

K
1
ln(v

x
/K
2
)
K
1
ln(v
y
/K
2
)
K
1
ln(v
x
v
y
/K
2
2
)
v
Z
= K
3
v
x
v
y
/K

2
2
v
x

v
y

ln(v
x
v
y
/K
2
2
)
Hỗnh 1.14. Maỷch nhỏn duỡng nguyón từc kh
u
óỳch õaỷi Loga vaỡ õọỳi Log
a

13
Cạc mảch khúch âải loga v âäúi loga cọ thãø dng mảch nhỉ â xẹt åí mủc trãn.
Coi mảch täøng cọ thãø dng mäüt khúch âải täøng KÂTT. Mảch nhán ny cọ sai säú
khong 0,25% âãún 1% so våïi giạ trë cỉûc âải ca tên hiãûu vo.
Mảch chè lm viãûc âỉåüc våïi cạc tên hiãûu v
X
, v
Y
> 0 (do tênh cháút hm loga). Mảch

nhán 4200 l mäüt trong nhỉỵng mảch tiãu biãøu âỉåüc chãú tảo theo ngun tàõc ny.
1.3.4 Mảch lu thỉìa báûc hai
Âáúu hai âáưu vo ca mảch nhán våïi nhau ta s cọ mảch ly thỉìa:




Lục ny v
X
= v
Y
⇒ v
Z
= K.
2
X
v
Gi sỉí âiãûn ạp vo cọ dảng sin: v
X
= Vcosωt
Thç âiãûn ạp ra: v
out
= K(Vcosωt)
2
=
2
KV
2
(1 + cos2ωt)
=

2
KV
2
(1 + cos2ωt)
⇒ cọ thãø dng mảch ly thỉìa báûc hai âãø nhán táưn säú.
1.3.5 Mảch chia theo ngun tàõc nhán âo
a. Mảch chia thûn





Ta cọ tải cỉía thûn :
v
N
= Kv
X
v
Y

v
P
= v
Z
m v
P
= v
N

⇒ v

Z
= Kv
X
v
Y

⇒ v
in
= v
Y
=
X
Z
Kv
v

K
v
Z
v
x
Hçnh 1.15. Så âäư mảch ly thỉìa báûc hai
Mảch nhán
K>0
Kv
x
v
y
v
x

v
Z
v
y
= v
Z
/Kv
x
Hçnh 1.16. Så âäư mảch chia tháû
n

14

b. Maỷch chia õaớo







PTCB doỡng taỷi N :
R
v
R
v.K
ZX
+ = 0
X
Z

Y
Kv
v
v =
= 0
Trong caùc bióứu thổùc trón v
Z
coù thóứ lỏỳy dỏỳu tuỡy yù, coỡn v
X
luọn luọn dổồng.
Nóỳu v
X
< 0thỗ họửi tióỳp qua bọỹ nhỏn vóử õỏửu vaỡo bọỹ KTT laỡ họửi tióỳp dổồng, laỡm
cho maỷch chuyóứn sang traỷng thaùi baợo hoỡa gỏy meùo lồùn.
v
X
> 0 chố õuùng vồùi maỷch nhỏn thuỏỷn (K > 0)
v
X
< 0 chố õuùng vồùi maỷch nhỏn õọứi dỏỳu (K < 0)
1.3.6 Chia maỷch duỡng khuóỳch õaỷi loga vaỡ õọỳi loga







A = K
1

x
z
1
2
x
1
2
z
v
v
lnK
K
v
lnK
K
v
ln =

v
Y
= K
3
.
x
z
x
z
3
v
v

ln
v
v
K
v
v
Ke
x
z
==
ióửu kióỷn : v
Z
, v
X
, v
Y
: chố lỏỳy giaù trở dổồng
1.3.7 Maỷch khai cn
K>0
R
R
v
x
v
Z
K
v
x
v
y

v
y
Hỗnh 1.17. Sồ õọử maỷch chia õaớo
ln
ln
Hióỷu
Kõaỷi
1/K
1
ex
p

K
1
ln(v
Z
/K
2
)
K
1
ln(v
x
/K
2
)
K
1
ln(v
Z

/v
x
)
ln(v
Z
/
v
x
)
V
y
= K
3
v
Z
/v
x
v
Z

v
x

Hỗnh 1.18. Maỷch chia tổồng tổỷ duỡng nguyón từc khuóỳch õaỷi Loga vaỡ õọỳi Loga

15
Maỷch khai cn õổồỹc thổỷc hióỷn bũng caùch mừc vaỡo maỷch họửi tióỳp cuớa bọỹ KTT
mọỹt maỷch luợy thổỡa.

v
P
= 0; v
N
=
2
Kv
2
v
2
xZ
+ (duỡng phổồng phaùp xóỳp chọửng)
Do : v
P
= v
N
= 0
2
Kv
2
v
2
xZ
+ = 0

K
v
vvv
Z
2
out
2
Y
2
X

===
v
out
= )v(
K
1
Z
vồùi v
Z
< 0






Ta coù: v
Z

= v
N

Maỡ v
N
=
2
out
2
Y
2
X
KvKvKv ==


K
v
vvKv
Z
outZ
2
out
== vồùi v
Z
0
Maỷch õióỷn hỗnh 1.19.a chố laỡm vióỷc vồùi õióỷn aùp vaỡo v
Z
< 0, coỡn maỷch õióỷn hỗnh
1.19.b thỗ v
Z

> 0. Trong trổồỡng hồỹp ngổồỹc laỷi thỗ maỷch seợ coù họửi tióỳp dổồng laỡm maỷch
bở keỷt. óứ ngn ngổỡa ngổồỡi ta mừc thóm diode (mọựi maỷch mọỹt diode) ồớ õỏửu ra cuớa bọỹ
KTT nhổ hỗnh veợ.
K
v
x
=
v
y
v
Z
Kv
x
2
R
R
Hỗnh 1.19.a. Maỷch k
h
ai cn õaớo
R
v
x
=
v
y
v
Z
K

K

v
x
2
Hỗnh 1.19.b. maỷch khai cn thuỏỷ
n

16
1.4 Caùc maỷch phi tuyóỳn khọng lión tuỷc
1.4.1 Nguyón từc thổỷc hióỷn caùc maỷch phi tuyóỳn khọng lión tuỷc vaỡ caùc phỏửn tổớ cồ
baớn cuớa noù
Caùc phỏửn tổớ cồ baớn duỡng õóứ taỷo haỡm phi tuyóỳn khọng lión tuỷc laỡ caùc bọỹ so saùnh
tổồng tổỷ vaỡ diode lyù tổồớng. Diode lyù tổồớng õổồỹc cỏỳu taỷo bũng caùch mừc vaỡo maỷch họửi
tióỳp cuớa bọỹ KTT mọỹt diode thổỷc. Ta so saùnh nguyón lyù laỡm vióỷc vaỡ sai sọỳ trong
trổồỡng hồỹp duỡng diode thổỷc vaỡ diode lyù tổồớng.






v
out
= v
in
- v
D

- Khi v
in
< v

ng
thỗ maỷch khọng laỡm vióỷc, v
out
= 0
- Khi v
in
< v
ng
thỗ v
out
0
maỷch õióỷn duỡng diode thổỷc coù õióỷn aùp ngổồợng v
ng
nón khọng thóứ laỡm vióỷc vồùi
õióỷn aùp vaỡo beù õổồỹc.






v
o
= K
o
v
d
= K
o
(v

in
-v
out
)
v
D
+ v
out
= K
o
(v
in
-v
out
) vồùi K
o
1
v
out
v
in
-
o
D
K
v

õióỷn aùp ngổồợng: v
ng
=

o
ng
K
v

R
~
v
out
v
in
v
D
Hỗnh 1.20.a. Maỷch phi tuyóỳn khọng lión tuỷc duỡng diode thổỷc
R
~
v
out
v
D
Hỗnh 1.20.b. Maỷch phi tuyóỳn khọng lión tuỷc duỡng diode lyù tổồớng
V
in

17
Vồùi K
o
cồợ 10
4
ữ 10

5
vaỡ V
ng
0,6V thỗ maỷch õióỷn naỡy coù thóứ chốnh lổu õổồỹc õióỷn
aùp cồợ mV.
1.4.2 Maỷch chốnh lổu chờnh xaùc
ổồỹc duỡng chuớ yóỳu trong caùc bọỹ nguọửn cung cỏỳp, trong caùc maùy õo.
Phỏn loaỷi maỷch chốnh lổu:
- Maỷch chốnh lổu nổớa soùng.
- Maỷch chốnh lổu toaỡn soùng : gọửm chốnh lổu cỏn bũng vaỡ chốnh lổu cỏửu.
1.4.2.1 Maỷch chốnh lổu nổớa soùng








Khi v
in
< 0 thỗ v
o
< 0 D
1
từt v
out
= 0
Khi v
in

> 0 thỗ v
o
> 0 D
1
mồớ v
out
= v
o

Mỷt khaùc : v
N
=
2
v
out
= v
in
v
out
= 2 v
in

1.4.2.2 Maỷh chốnh lổu toaỡn soùng duỡng sồ õọử cỏửu:
(chốnh lổu giaù trở trung bỗnh sọỳ
hoỹc)
Khi v
in
> 0 i
in
=

1
in
R
v
chaỷy qua R
1
, diode D
1
, õióỷn trồớ taới (duỷng cuỷ õo), diode D
3

rọửi õóỳn õỏửu ra bọỹ KTT vaỡ vóử õỏỳt.
Khi v
in
< 0 i
in
chaỷy tổỡ õỏửu ra bọỹ KTT, qua D
2
, qua duỷng cuỷ õo, qua diode D
4
,
qua R
1
rọửi trồớ vóử õỏửu vaỡo.
Do õoù doỡng õióỷn qua duỷng cuỷ õo bũng:
i
out
=
R
v

in


v
out
v
in
Hỗnh 1.24. Maỷch chốnh lổu nổớa soùng
v
in
v
out
R
D
1
R
v
0


18

v
out
= v
t
(trón cồ cỏỳu õo) = v
in
(lỏỳy N laỡm mọỳc).
1.4.2.3 Maỷch chốnh lổu giaù trở hióỷu duỷng

Khi mừc thóm vaỡo cổớa õaớo maỷch nọỳi tióỳp R
2
, C
2
thỗ ta coù mọỹt maỷch chốnh lổu giaù
trở hióỷu duỷng.








Ta õaợ bióỳt: I
Sh
=


T
0

dttsinI
T
1

I
Sh
=

=

I2
dttsin
T
I2
2
T
0

I
hd
=


T
0
2
dt)tsinI(
T
1
= I

2
I
2/T
T
1
=
so vồùi trở trung bỗnh sọỳ hoỹc thỗ trở hióỷu duỷng lồùn gỏỳp
22

lỏửn.
D
1
D
2
D
4
v
in

v
out

D
3
Hỗnh 1.25. Maỷch chốnh lổu
t
oaỡn soùng duỡng sồ õọử cỏửu
R
1

C
2
R
2
D
1
D
1
D
4
V
in
V
out

D
3
R
1
Hỗnh 1.26. Maỷch chốnh lổu giaù trở hióỷu duỷng

19
I
hd
=
22
I
2
2
1

Sh
π
π
=
I
Sh

Lục âo âiãûn ạp mäüt chiãưu thç R
2,
C
2
khäng cọ tạc dủng.
Lục âo âiãûn ạp xoay chiãưu thç R
2,
C
2
tham gia vo âiãûn tråí R
1
dỉåïi dảng R
1
// R
2
.
Âãø âäưng häư chè giạ trë hiãûu dủng thç ta phi cọ :

22
22
R
22
R

RR
RR
21
21
21
−
=⇒=
+
π
π
R
1

Tủ C
2
phi chn sao cho tråí khạng ca nọ âäúi våïi thnh pháưn xoay chiãưu khäng
âạng kãø, nãúu khäng hả ạp trãn nọ s gáy ra sai säú âo.
Gi thiãút sai säú âo cho phẹp l 1% ỉïng våïi táưn säú vo tháúp nháút f
min
bàòng cạch
tênh toạn tråí khạng Z ca R
1
// (R
2
+ 1/jωC
2
) ta cọ thãø tçm âỉåüc giạ trë C
2
.
C

2
=
1min
Rf2
32,0
π

1.4.2.4 Mảch chènh lỉu giạ trë âènh












Khi v
in
> 0 v v
in
> v
c
thç diode thäng v dng ra ca bäü KÂTT A
1
nảp âiãûn cho
tủ C cho tåïi khi bàòng âiãûn ạp cỉûc âải ca tên hiãûu vo (âiãûn ạp âènh): v

c
≈ V
inmax
.
Nãúu sau âọ v
in
gim thç D ngàõt, tủ C phọng âiãûn qua âiãûn tråí ngỉåüc ca diode v
tảo dng ti i
t
. Nãúu âiãûn tråí ngỉåüc ca diode v âiãûn tråí vo A
1
låïn ⇒ âiãûn ạp trãn tủ
C l âiãûn ạp âènh cọ giạ trë äøn âënh.
Nãúu âäøi chiãưu diode D thç âiãûn ạp trãn tủ C l âiãûn ạp âènh ám A
2
l mảch làûp
âiãûn ạp lm táưng âãûm âãø tàng tråí khạng ti cho mảch chènh lỉu.
i
C
v
C
A
1
A
2
v
out
v
in
C

K
D
v

v
in
v
ou
t
t

Hçnh 1.27. Mảch chènh lỉu giạ trë âènh v dảng sọng r
a


20
Khọa K tảo âỉåìng x cho tủ khi cáưn âo giạ trë måïi.
1.4.2.5 Mảch so sạnh tỉång tỉû
Mảch so sạnh tỉång tỉû cọ nhiãûm vủ so sạnh mäüt âiãûn ạp vo v
in
våïi mäüt âiãûn ạp
chøn V
ch
. Tên hiãûu vo dảng tỉång tỉû s âỉåüc biãún thnh tên hiãûu ra dỉåïi dảng m nhë
phán. Nghéa l âáưu ra hồûc åí mỉïc tháúp (L) hồûc åí mỉïc cao (H). Nọ l mảch ghẹp näúi
giỉỵa ANALOG v DIGITAL.
Âàûc âiãøm: Phán biãût giỉỵa bäü KÂTT thäng thỉåìng våïi bäü so sạnh chun dủng
(m thỉûc cháút cng l mäüt bäü KÂTT).
- Bäü so sạnh cọ täúc âäü âạp ỉïng cao hån âãø thåìi gian xạc láûp v phủc häưi nh.
- L KÂTT lm viãûc åí trảng thại bo ha nãn mỉïc ra tháúp (L) v mỉïc ra cao (H)

ca nọ l mỉïc dỉång v mỉïc ám ca ngưn. Cạc mỉïc ny phi tỉång ỉïng våïi
mỉïc logic.







1.4.2.5.1 Âàûc tuún truưn âảt ténh ca bäü so sạnh
v
P
- v
N
> 0 ⇒ v
out
= v
RH
: âiãûn ạp ra ỉïng våïi mỉïc cao.
v
P
- v
N
< 0 ⇒ v
out
= v
RL
: âiãûn ạp ra ỉïng våïi mỉïc tháúp.
1.4.2.5.2 Âàûc tuún truưn âảt thỉûc

v
N
v
P
v
out
v
out
v
in
V
RH
v
P
-v
N
Hçnh 1.28. Mảch so sạnh v âàûc tuún vo r
a

v
P
- v
N
v

out
v
0
∆v
CỌ B LÃÛCH
KHÄNG
CHỈA B LÃÛCH
KHÄNG
v
out
v
out
Hçnh 1.29. Âàûc tuún truưn âảt thỉûc

21
v: õỷc trổng cho bọỹ nhaỷy cuớa bọỹ so saùnh v
o
: õióỷn aùp lóỷch khọng.
1.4.2.5.3 ỷc tờnh õọỹng cuớa bọỹ so saùnh










t

c
10ns : goỹi laỡ thồỡi gian chóỳt.
Sổồỡn dọỳc cuớa õỷc tuyóỳn ra tyớ lóỷ thuỏỷn vồùi bión õọỹ v
in
.
Bọỹ so saùnh yóu cỏửu phaới coù õọỹ nhaỷy cao : õaùp ổùng nhanh.
t
c
nhoớ vaỡ phaới coù õọỹ dọỳc lồùn : vuỡng khuóỳch õaỷi beù.
1.4.2.5.4 Bọỹ so saùnh khọng coù tróự






Hỗnh a) v
in
= v
ch
+ V
o

Hỗnh b)
2
Och
1
Oin
R
VV

R
Vv

+

= I
N

v
in
= -
2
1
R
R
V
ch
+ V
0
( 1 +
2
1
R
R
) + I
N
.R
1

v

in
= -
2
1
R
R
V
ch
+ V
0
( 1 +
2
1
R
R
) + I
N
.R
1

V
ch
V
o

v
in
v
out
R

2
R
1
V
ch
+
V
o
v
in
v
out
1
t
v
in
= v
P
-v
N
v
ou
t

t
v
in
= 20mV
v
in

= 1mV
t
c
Hỗnh 1.30. ỷc tờnh õọỹng cuớa bọỹ so saùnh
Hỗnh 1.31. Bọỹ so saùnh khọng tróựứ
(a) (b)