Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử (Phần 2) part 1 ppsx

141

Khi I
v
= 0 thì
I
ht
= I
1
+ I
2
+ … + I
n

hay U
r
= –(U
1
+U
2
+ … +U
n
) = –
∑
=
n
i
i
U
1

(2-239)


Hình 2.108 Mạch cộng đảo Hình 2.109: Mạch cộng không đảo

Công thức (2-239) phản ánh sự tham gia giống nhau của các số hạng trong tổng.
Tổng quát:
Khi R
1
≠ … ≠ R
n
có :
U
r
= –








+++
n
n
ht
2
2
ht

1
1
ht
U
R
R
U
R
R
U
R
R
(2-240)
= –R
ht
∑
=
−=








+++
n
1i
ii

n
n
2
2
1
1
Uα
R
U

R
U
R
U

với
i
ht
i
R
R
α =
b - Mạch cộng không đảo :

Sơ đồ nguyên lý của mạch cộng không đảo vẽ trên hình 2.109.
Khi U
0
= 0, điện áp ở hai đầu vào bằng nhau và bằng
U
v+

= U
v–
=
r
ht1
1
.U
RR
R
+

Khi dòng vào đầu không đảo bằng không (R
v
=
∞
), ta có:

142


0
R
UU

R
UU
R
UU
vnv2v1
=

−
++
−
+
−
−−−

hay U
1
+ U
2
+ … + U
n
= n.
r
ht1
1
U
RR
R
+

t
ừ

đ
ó U
r
=
( )









+
=+++
+
∑
=
n
1i
i
1
ht1
n21
1
ht1
U
n.R
RR
U UU.
n.R
RR
(2-241)
Ch
ọ

n các tham s
ố
c
ủ
a s
ơ

đồ
thích h
ợ
p s
ẽ
có th
ừ
a s
ố

đầ
u tiên c
ủ
a v
ế
ph
ả
i công
th
ứ
c (2-240) b
ằ
ng 1

(R
1
+ R
ht
)/(n.R
1
) = 1 và U
ra
= U
1
+ U
2
+ … + U
n
=
∑
=
n
1i
i
U

2.4.5. Mạch trừ
Khi c
ầ
n tr
ừ
hai
đ
i

ệ
n áp, ng
ườ
i ta có th
ể
th
ự
c hi
ệ
n theo s
ơ

đồ
hình 2.110. Khi
đ
ó
đ
i
ệ
n áp
đầ
u ra
đượ
c tính theo :
U
r
= K
1
U
1

+ K
2
U
2
(2-242)
Có th
ể
tìm K
1
và K
2
theo ph
ươ
ng pháp sau: Cho U
2
= 0, m
ạ
ch làm vi
ệ
c nh
ư
m
ộ
t b
ộ

khu
ế
ch
đạ

i
đả
o, t
ứ
c là
U
ra
= –
α
a
U
1

v
ậ
y K
1
= –
α
a
. Khi U
1
= 0, m
ạ
ch này chính là m
ạ
ch khu
ế
ch
đạ

i không
đả
o có phân
áp. Khi
đ
ó
U
rb
=
bbb
b
/
α
RR
R
+
.U
2



Hình 2.110: Mạch trừ
R
a
/
α
a

R
b

/
α
b


143

H
ệ
s
ố
khu
ế
ch
đạ
i c
ủ
a m
ạ
ch lúc
đ
ó là
b
b
α
1
α
+

V

ậ
y: U
r
= U
ra
+ U
rb
=
(
)
[
]
(
)
1a2abb
U
α
U
α
1
α
1/
α
−++

N
ế
u
đ
i

ệ
n tr
ở
trên c
ả
hai l
ố
i vào là nh
ư
nhau, t
ứ
c là

ααα
ba
==
thì K
2
=
α
, K
1
= –
α

V
ậ
y U
ra
=

α
(U
2
– U
1
) (2-243)
T
ổ
ng quát, s
ơ

đồ
tr
ừ
v
ạ
n n
ă
ng dùng
để

đồ
ng th
ờ
i l
ấ
y t
ổ
ng và l
ấ

y hi
ệ
u c
ủ
a m
ộ
t s
ố

đ
i
ệ
n áp vào b
ấ
t kì có th
ể
th
ự
c hi
ệ
n b
ằ
ng m
ạ
ch hình 2.111.
Để
rút ra h
ệ
th
ứ

c c
ầ
n thi
ế
t, ta s
ử
d
ụ
ng quy t
ắ
c nút
đố
i v
ớ
i c
ử
a vào A c
ủ
a b
ộ

khu
ế
ch
đạ
i:
( )
0
R
UU

/αR
UU
a
a
n
1i
ia
a1
=
−
+
−
∑
=

Rút ra:
a
n
1i
ii
UU
α
−
∑
=
0U1
α
a
n
1i

i
'
=+






+
∑
=

T
ươ
ng t
ự

đố
i v
ớ
i c
ử
a vào B c
ủ
a b
ộ
khu
ế
ch

đạ
i
01
α
UU
α
n
1i
i
'
b
n
1i
i
'
i
'
=






+−
∑∑
==

n
ế

u U
a
= U
b
và tho
ả
mãn thêm
đ
i
ề
u ki
ệ
n:
∑∑
==
=
n
1i
i
'
n
1i
i
αα

thì sau khi tr
ừ

đ
i hai bi

ể
u th
ứ
c trên ta s
ẽ
có:
U
a
=
∑∑
==
−
n
1i
ii
n
1i
i
'
i
'
U
α
U
α
(2-244)



144

Hình 2.111: Hiệu các tổng tín hiệu
2.4.6. Bộ tích phân
S
ơ

đồ
b
ộ
tích phân
đượ
c mô t
ả
trên hình 2.112. V
ớ
i ph
ươ
ng pháp tính nh
ư
trên,
t
ừ

đ
i
ề
u ki
ệ
n cân b
ằ

ng dòng
ở
nút A, i
R
= i
C
ta có
–C
R
U
dt
dU
vr
=

Hình 2.112: Bộ tích phân
U
r
=
ro
t
0
v
UdtU
CR
1
+
∫
(2-245)

145

Ở

đ
ây: U
ro
là
đ
i
ệ
n áp trên t
ụ
C khi t = 0 (là h
ằ
ng s
ố
tích phân xác
đị
nh t
ừ

đ
i
ề
u ki
ệ
n
ban
đầ

u).
Th
ườ
ng khi t = 0, U
v
= 0 và U
r
= 0. Nên ta có
U
r
=
∫
t
0
v
dtU
1
τ
(2-246)
Ở

đ
ây:
RC
=
τ
g
ọ
i là h
ằ

ng s
ố
tích phân c
ủ
a m
ạ
ch.
Khi tín hi
ệ
u vào t
ừ
ng n
ấ
c, t
ố
c
độ
thay
đổ
i c
ủ
a
đ
i
ệ
n áp ra s
ẽ
b
ằ
ng:

RC
U
∆t
∆U
vr
−=

nghĩa là ở đầu ra bộ tích phân sẽ có điện áp tăng (hay giảm) tuyến tính theo thời
gian.
Đối với tín hiệu hình sin, bộ tích phân sẽ là bộ lọc tầng thấp, quay pha tín hiệu hình
sin đi 90
o
và hệ số khuếch đại của nó tỉ lệ nghịch với tần số .
2.4.7. Bộ vi phân

Hình 2.113: Bộ vi phân

Bộ vi phân cho trên hình 2.113. Bằng các tính toán tương tự các phần trên có điện
áp ra của nó tỉ lệ với tốc độ thay đổi của điện áp vào:
U
r
= – RC
dt
dU
v
(2-247)
Ở đây
RC
=
τ

gọi là hằng số vi phân của mạch.
Khi tín hiệu vào là hình sin, bộ vi phân làm việc như một bộ lọc tần cao, hệ số
khuếch đại của nó tỉ lệ thuận với tần số tín hiệu vào và làm quay pha U
vào
1 góc 90
o
.
Thường bộ vi phân làm việc kém ổn định ở tần cao vì khi đó

146

z
c
= 0
1
→
c
ω
làm hệ số hồi tiếp âm giảm nên khi sử dụng cần lưu ý đặc điểm này và
bổ sung 1 điện trở làm nhụt R
1
.
2.4.8. Các bộ biến đổi hàm số
Trong thực tế thường cần tạo ra một điện áp U
2
là hàm số nào đó của điện áp U
1
,
tức là U
2

= F(U
1
). Ở đây F là một quan hệ hàm như hàm logarit, hàm mũ, hàm lượng
giác, sin, cos, … của U
1
.
Dưới đây hãy xét một ví dụ với F có dạng hàm logarit, tức là cần nhận được một sự
phụ thuộc có dạng
U
2
=
(
)
121
Uαlnα


Hình 2.114 Mạch Logarit dùng điôt
Hình 2.114 Mạch Logarit dùng tranzito nối kiểu điôt
muốn vậy, có thể dùng biểu thức dòng của điôt đã có ở phần 2.1:
I
D
= I
s
(
)
1e
Tak
/mUU
−

(Trong đó : I
s
: dòng ngược tĩnh
U
T
: điện thế nhiệt KT/e
o

M : hệ số điều chỉnh (1 < m < 2)
U
ak
: điện áp trên điôt).
Trong miền làm việc (thoả mãn điều kiện I
D
>> I
s
) có thể coi:
I
D
n= I
s
.
Tak
/mUU
e
T
ừ

đ

ó ta có
U
ak
= mU
T
ln(I
D
/I
s
) (2-248)

147

chính là hàm logarit c
ầ
n tìm.
Để
th
ự
c hi
ệ
n quan h
ệ
này, có th
ể
s
ử
d
ụ
ng m

ạ
ch nh
ư
hình 2.114. N
ế
u coi vi m
ạ
ch
khu
ế
ch
đạ
i thu
ậ
t toán là lý t
ưở
ng ta có th
ể
tính
đượ
c nh
ư
sau :
I
D
=
R
U
1

U
r
= – U
ak
.
Rút ra : U
r
= –mU
T
ln(U
1
/I
s
R)
= –mU
T
ln10lg(U
1
/I
s
R)
ở
nhi
ệ
t
độ
phòng s
ẽ
có :
U

r
= –(1 ÷2)60lg(U
1
/I
s
R)
[
]
mV

D
ả
i
đ
i
ệ
n áp làm vi
ệ
c có th
ể
c
ủ
a m
ạ
ch b
ị
h
ạ
n ch
ế

b
ở
i hai tính ch
ấ
t
đặ
c bi
ệ
t c
ủ
a
đ
iôt.
Do có
đ
i
ệ
n tr
ở
kí sinh nên v
ớ
i dòng l
ớ
n, trên nó có s
ụ
t áp và d
ẫ
n
đế
n méo

đặ
c tính
logarit. Ngoài ra h
ệ
s
ố
m còn ph
ụ
thu
ộ
c vào dòng
đ
i
ệ
n. Vì v
ậ
y,
độ
chính xác c
ầ
n thi
ế
t
ch
ỉ
có th
ể
nh
ậ
n

đượ
c
ở
m
ạ
ch này khi thay
đổ
i
đ
i
ệ
n áp vào trong ph
ạ
m vi 2
đ
ecac.
Có th
ể
lo
ạ
i tr
ừ

ả
nh h
ưở
ng c
ủ
a h
ệ

s
ố
m và m
ở
r
ộ
ng d
ả
i ra ph
ạ
m vi 6 ÷ 8
đ
ecac b
ằ
ng
cách thay
đ
iot D b
ằ
ng m
ộ
t tranzito T (h.2.115).
Đố
i v
ớ
i dòng c
ự
c colet
ơ
tranzito (U

CB
=
0) nghi
ệ
m
đ
úng v
ớ
i h
ệ
th
ứ
c :
I
c
=
α
I
E
=
α
I
ES
(
)
1e
TBE
/mUU
−

Ở

đ
ây s
ự
ph
ụ
thu
ộ
c c
ủ
a các hàm s
ố

α
và m vào dòng
đượ
c bù nhau, vì v
ậ
y có th
ể

vi
ế
t :
I
c
=
(
)

1eI
TBE
/UU
ES
−
γ

Lúc này
γ
ph
ụ
thu
ộ
c ch
ủ
y
ế
u vào dòng và tr
ị
s
ố
c
ủ
a nó g
ầ
n b
ằ
ng 1. Khi U
BE
>0 có

th
ể
vi
ế
t
I
c

TBE
/UU
ES
eI≈ (2-250)
hay U
r
= –U
BE
= –U
T
ln(U
1
/I
ES
.R)
Ch
ấ
t l
ượ
ng s
ơ

đồ
logarit s
ẽ

đượ
c nâng cao,
đặ
c bi
ệ
t v
ớ
i
độ

ổ
n nhi
ệ
t khi dùng hai
s
ơ

đồ
2.115 m
ắ
c ki
ể
u s
ơ

đồ

khu
ế
ch
đạ
i vi sai,
đ
ó là c
ấ
u trúc c
ơ
b
ả
n các IC l
ấ
y logarit.
2.4.9. Các mạch lọc
M
ạ
ch l
ọ
c là m
ộ
t m
ạ
ng b
ố
n c
ự
c, dùng
để

tách t
ừ
m
ộ
t tín hi
ệ
u ph
ứ
c t
ạ
p nh
ữ
ng
thành ph
ầ
n có t
ầ
n s
ố
n
ằ
m trong m
ộ
t d
ả
i nh
ấ
t
đị
nh và lo

ạ
i
đ
i nh
ữ
ng thành ph
ầ
n ngoài
d
ả
i t
ầ
n s
ố

đ
ó. D
ả
i t
ầ
n s
ố
mà m
ạ
ch l
ọ
c cho tín hi
ệ
u
đ

i qua
đượ
c g
ọ
i là d
ả
i thông c
ủ
a
nó.
M
ạ
ch l
ọ
c
đượ
c
ứ
ng d
ụ
ng h
ế
t s
ứ
c r
ộ
ng rãi trong m
ọ
i d
ả

i t
ầ
n s
ố
. Chúng th
ườ
ng
đượ
c dùng
để
tách tín hi
ệ
u h
ữ
u ích kh
ỏ
i t
ạ
p nhi
ễ
u.
Ph
ụ
thu
ộ
c vào v
ị
trí c
ủ
a d

ả
i thông trong c
ả
d
ả
i t
ầ
n s
ố
ng
ườ
i ta th
ườ
ng dùng các
m
ạ
ch l
ọ
c sau: