KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 8 doc

1
Chương 8:
MẠCH TẠO XUNG TAM GIÁC
(XUNG R
ĂNG C
Ư
A)
3.6.1. Các vấn đề chung
Xung tam giác được sử dụng phố biến trong các hệ thống
điện tử: Thông tin, đo lường hay tự động điều khiển làm tín hiệu
chuẩn hai chiều biên độ (mức) và t
h
ờ
i
gian có vai trò quan trọng
không thể thiếu được hầu như trong mọi hệ thống điện t
ử
hiện
đại. Hình 3.24 đưa ra dạng xung tam giác lý tưởng với các tham
số chủ yếu sau:
2
U
U
max
U
o
t
t
q
t
n

g
T
Hình 3.24: Xung tam giác lý t
ư
ở
ng
Biên độ U
max
mức một chiều ban đầu U
q
(t = 0) = U
0
chu kì lặp lại T (so
v
ớ
i
xung tuần hoàn), thời gian quét thuận t
q
và thời gian quét ngược t
ng
(thông thường t
ng
<< tq), tốc độ quét thuận hay độ nghiêng vi phân của đường quét.
dU (t)
K
=
q
dt
Để đánh giá chất lượng U
q

thực tế so với lý tưởng có hệ số
không đường t
h
ẳ
ng
ε được
đ
ị
nh
nghĩa là :
dU /dt(t
≈
0)
−
dU
/dt(t
=
t )
U'
(0)
−
U'
(t )
ε
=
q
q
dU
q
/dt(t

=
0)
q
=
q
q q
%
U'
q
(0)
(3-33b)
Ngoài ra còn các tham số khác như: tốc độ quét trung bình
K
TB
= U
max
/ t
q
và hiệu suất năng lượng: η = U
max
/
E
ngu
ồ
n
Từ đó có hệ số phẩm chất của U
q
là Q = η /
ε
.

Nguyên lí tạo xung tam giác dựa trên việc sử dụng quá
trình nạp hay phóng điện của một tụ điện qua một mạch nào đó.
Khi đó quan hệ dòng và áp trên tụ biến
đổ
i
theo thời gian có
d
ạ
ng
i
c
(t)
=
C
dU
c
(t)
3
dt
(3-34)
trong điều kiện C là một hằng số, muốn quan hệ U
c
(t) tuyến
tính cần thỏa mãn
đ
i
ề
u
kiện i
c

(t) = hằng số. Nói cách khác sự
phụ thuộc của điện áp trên tụ điện theo thời gian càng tuyến tính
khi dòng điện phóng hay nạp cho tụ càng ổn
đ
ị
nh
.
Có hai dạng xung tam giác cơ bản là: trong thời gian quét
thuận t
q
, U
q
t
ă
ng
đường thẳng nhờ quá trình nạp cho tụ từ
nguồn một chiều nào đó và trong thời gian quét thuận t
q
, U
q
giảm đường thẳng nhờ quá trình phóng của tụ điện qua một
m
ạ
ch
tải. Với mỗi dạng kể trên có các yêu cầu khác nhau, để
đảm bảo t
ng
<<t
q
, với

d
ạ
ng
4
tăng đường thẳng cần nạp chậm phóng nhanh và ngược lại với
dạng giảm
đ
ườ
ng
thẳng cần nạp nhanh phóng chậm. . . ,
Để điều khiển tức thời các mạnh phóng nạp, thường sử
dụng các khóa điện t
ử
tranzito hay IC đóng mở theo
nh
ị
p
điều
khiển từ ngoài. Trên thực tế để ổn
đ
ị
nh
dòng điện nạp hay dòng
điện phóng của tụ cần một khối tạo nguồn dòng điện (xem 2.6)
đ
ể
nâng cao chất lượng xung tam giác. Về nguyên lí có 3 phương
pháp cơ bản sau:
a - Dùng một mạch tích phân đơn giản (h.3.25a) gồm một khâu RC
để nạp điện cho t

ụ
từ nguồn E. Quá trình phóng, nạp được một khóa điện tử K điều
khiển. Khi đó, U
max
<< E do đó phẩm chất của mạch thấp vì hệ số phi tuyến tỷ lệ với tỷ
số U
max
/E;
ε
=
U
max
E
(3-35)
Nếu sử dụng phần tăng đường thẳng ta có U
c
(t) = E [1- exp(
- t/R
n
C)] với R
n
C
>>R
phóng
.C. Nếu chọn nguồn E cực tính âm ta có U
c
(t)
là giảm đường t
h
ẳ

ng
.
Hình 3.25: Phương pháp
Mille tạo
Uq
b - Dùng một phần tử ổn
đ
ị
nh
dòng kiểu thông số có điện trở
phụ thuộc vào điện áp đặt trên nó R
n
=f(U
Rn
) làm điện trở nạp
cho tụ C. Để giữ cho dòng nạp không đổi,
đ
i
ệ
n
trở R
n
giảm khi
điện áp trên nó giảm, lúc
đ
ó
ε
= U
max
/E

td
với E
td
=
I
n
ạ
p
. R
i
(8-
36)
5
R
i
là điện trở trong của nguồn dòng nên khá lớn, do vậy E
td
lớn
và cho phép nâng cao
U
max
với một mức méo phi
tuyến cho t
r
ướ
c
.
c - Thay thế nguồn E cố
đ
ị

nh
ở đầu vào bằng một
nguồn biển
đổ
i
e(t) = E + K (U
c
-
U
o
)
hay e(t) = E + K∆U
C
(3-
37)
với K là hằng số
t
ỉ
lệ bé hơn một: k = de(t)/dU
c
< l
(với hình 3.26a)
Nguồn bố sung K∆U
C
bù lại mức giảm của dòng nạp nhờ
một mạch khuếch
đ
ạ
i
có hồi tiếp thay đổi theo điện áp trên tụ U

c
khi đó mức méo phi tuyến xác
đ
ị
nh b
ở
i
:
6
ε
= (1-k)U
max
/E (3-
38)
giá
tr
ị
này thực tế nhỏ vì k ≈ 1 nên 1-k là V
CB
và vì thế có
thể lựa chọn được U
max
l
ớ
n
xấp
x
ỉ
E làm tăng hiệu suất
của mạch mà

ε
vẫn
nh
ỏ
.