Giáo trình : Kỹ thuật xung part 5 pdf

Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 3
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 54
Thời gian tắt (6) bao gồm
• Thời gian tồn trữ t
S
(4), thời gian cần thiết để xả điện tích thừa khi bão
hòa. Bão hòa càng sâu thì t
S
càng lớn
• Thời gian xuống t
f
(5) chủ yếu do ảnh hưởng điện dung C
V
ngõ vào của
BJT
b. Cải thiện sóng ra

• Sử dụng BJT chuyển mạch, hay BJT cao tần có f
T
cao
• Có thể cải thiện thời gian trễ t
d
nếu V
V
là dạng sóng vuông sắc cạnh
• Cải thiện t
r
và t
f
. Ngoài việc V
V

là sóng vuông có cạnh lên và cạnh
xuống sắc cạnh ta có thể dùng tụ tăng tốc (speed up capacitor) mắc song
song với R
B
(giống ý niệm cầu phân áp)







Hình 3.15
Giá trò của C
b
cỡ vài pF và thường được nhà sản xuất cung cấp
• Cải thiện thời gian tồn trữ t
S
bằng cách không cho BJT bão hòa sâu, nội
dung của PP này là
Khi BJT bão hòa, cả 2 mối nối BC và BE đều phân cực thuận, như vậy
V
B
> V
C
hay V
B
≥
V
C

+ V
γ
Mắc thêm 1 mạch ghim điện áp (sẽ học ở chương 4) như sau







0
Vcc
Rb
Cb
Cv
0
Rc
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 3
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 55





Hình 3.16
Mạch ghim có tác dụng ngăn không cho V
BC
tăng quá làm cho BJT bão
hòa sâu
Ngoài ra còn sử dụng diode Schottky hay transistor Schottky để tăng tốc

độ chuyển mạch





















0.3V
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 3
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 56
Bài tập chương 3
1. Cho mạch như sau

I
B
= 0.2mA
a. Xác đònh
min
β
để BJT bão hòa
b. Nếu thay R
C
= 220 và sử dụng transistor có
min
β
=60 tại I
C
= 50mA. Mạch
có bão hòa không
2. Nếu BJT của bài 1 có
min
β
=60, I
Co
= 50nA, R
C
= 1K

Tìm công suất nhiệt của BJT khi
a. BJT tắt
b. BJT bão hòa
c. V
CE
=2V
3. Tìm quan hệ Y theo A, B. Biết diode có
0;6,0
=
=
D
rV
γ










Rb
0
Vcc=10V
Rc=1K
(a)
0
R

A

B Y
(b)
A
B
+5V
Y
R
Bi ging K thut Xung Chng 3
GV: Nguyn Trng Hi Trang 57
4. Tỡm quan heọ Y theo A, B bieỏt BJT laứ loaùi Si, V

= 0.6, = 100






(a)
A
Y
0
10K
Vcc=+5V
Rc=1K
(b)
10K
A

0
Vcc=+5V
Rc=1K
10K
B
Y
(c)
10K
Rc=1KRc=1K
0
B
0
A
10K
Vcc=+5V
Y
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 58
CHƯƠNG 4.
MẠCH XÉN, MẠCH SO SÁNH



I. KHÁI NIỆM
Trong hệ thống tuyến tính, khi một tín hiệu dạng sin tác động ở ngõ vào,
ngõ ra không bò biến dạng. Ở những hệ thống này, các linh kiện được dùng
là những phần tử tuyến tính. Đối với những phần tử không tuyến tính (phi
tuyến ) đặc tuyến Volt-Ampere không là đường thẳng. Đặc tính không tuyến
tính được áp dụng trong việc biến đổi dạng sóng ngõ vào. Dạng sóng này
rất hữu dụng trong những ứng dụng kỹ thuật xung.

Một dạng mạch được khảo sát trong chương này mà dạng sóng ra không
tuyến tính gọi là mạch xén (clipping). Mạch xén cũng được xem tương
đương như một mạch giới hạn, mạch chọn điện áp, hay mạch chọn biên độ.
Mạch hạn chế biên độ là mạch mà tín hiệu đầu ra lặp lại tín hiệu đầu vào
khi điện áp đầu vào chưa vượt qua một giá trò nào đó gọi là ngưỡng của
mạch hạn chế, còn ngược lại điện áp đầu ra sẽ giữ nguyên một giá trò không
đổi khi điện áp đầu vào vượt ra ngoài ngưỡng hạn chế của mạch. Giá trò
không đổi đó gọi là mức hạn chế.
Một mạch xén được đònh nghóa như một mạch hạn chế biên độ điện áp bởi
sự cắt bỏ những thành phần không cần thiết của dạng sóng ngõ vào. Sự cắt
bỏ này có thể thực hiện bên trên hoặc bên dưới của tín hiệu ngõ vào một
mức nào đó.
Mạïch xén là một mạng hai cửa, có đường đặc tính là những đường gãy lý
tưởng, có một đường nghiêng đi qua hoặc không đi qua gốc tọa độ, một hay
hai đường nằm ngang có nhiệm vụ loại bỏ những thành phần không cần thiết
của tín hiệu ngõ vào. Ngõ ra quan hệ với ngõ vào theo phương trình: v
r
=
f(v
v
).



Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 59
Các dạng đặc tuyến vào –ra có thể có như sau

Hình 4.1
Về thực chất mạch xén đóng vai trò như một chuyển mạch điện tử
(switching). Nếu như khóa mắc nối tiếp với tải thì tín hiệu sẽ đi qua khi
khóa đóng và bò chặn lại khi khóa mở, tức là đóng vai trò của một phần tử
phi tuyến. Để thực hiện yêu cầu đó, người ta dùng các phần tử không tuyến
tính như: Diode, Transistor, Op-amp…. Riêng mạch hạn chế dùng Transistor
và Op-amp, ngoài nhiệm vụ cắt bỏ những thành phần không cần thiết còn
khuếch đại tín hiệu, nên còn gọi là mạch hạn chế khuếch đại.
Những yêu cầu của mạch xén là độ sắc khi cắt, độ ổn đònh của ngõng. Điều
này phụ thuộc vào những phần tử phi tuyến được sử dụng.
II. MẠCH XÉN VỚI DIODE LÝ TƯỞNG

Theo cách mắc của Diode, chia mạch xén dùng Diode thành hai loại song
song và nối tiếp.
Mạch hạn chế nối tiếp có Diode được mắc nối tiếp với tải
Mạch hạn chế song song có Diode được nối song song với tải.
Theo chức năng, mạch xén nối tiếp và song song được chia thành hai loại
xén âm, xén dương và mạch xén hai phía.
Xén âm là cắt bỏ thành phần âm của dạng sóng tín hiệu vào và chỉ giữ lại
thành phần dương
Xén dương là cắt bỏ thành phần dương của dạng sóng tín hiệu vào và chỉ
giữ lại phần âm
Xén hai phía là cắt bỏ cả thành phần âm và thành phần dương của tín hiệu
vào một mức nào đó.
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 60
1. Mạch xén song song
a. Mạch Xén Dương

Mạch gồm các phần tử như điện trở R, nguồn V
DC
, Diode.
Giả sử tín hiệu vào là dạng sóng sin, có biên độ max là ± V. Khảo sát một số
dạng mạch xén cơ bản như sau :
Dạng mạch 1



Hình 4.2
Dạng mạch 2



Hình 4.4
Ngưỡng xén V
DC
= V

R
Vv Vr
Vdc
Vr
Vv
R
B
A
C
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 61

Dạng mạch 3


Hình 4.6
b. Mạch Xén Âm

Xét tín hiệu ngõ vào là dạng sóng sin có biên độ max là ±V
Dạng mạch 1



Hình 4.8


A
Vv
C

Vdc
Vr
R

B
Vv Vr
R
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 62
Daïng maïch 2

Hình 4.10
Daïng maïch 3



Hình 4.12


R
Vr
Vv
Vdc
C
B
A
R
B
Vv
Vr
A
Vdc
C
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 63
2. Mạch xén nối tiếp
Ta khảo sát tín hiệu ngõ vào ở đây là dạng hình sin có biên độ max là ± V.
Các dạng mạch cơ bản được trình bày như sau:
a. Mạch Xén Âm

Dạng mạch 1

Hình 4.14
Dạng mạch 2


Hình 4.16

Vv Vr R
VrR
Vdc B A
Vv
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 64
Daïng maïch 3


Hình 4.18

b. Maïch Xeùn Döông

Daïng maïch 1



Hình 4.20

R Vr
B

C
Vdc
Vv
A
Vv R Vr
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 65
Daïng maïch 2

Hình 4.22
Daïng maïch 3



Hình 4.24




-V
DC

Vv
Vdc
R Vr
B
C

A
C
B
R VrVv
A
Vdc
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 4
GV: Nguyễn Trọng Hải Trang 66
III. MẠCH XÉN VỚI DIODE THỰC TẾ
Đối với Diode thực tế, khi phân cực thuận thì có dạng tương đương như sau:



1. V
γ

Khi V
γ
so sánh được với V
v
, nhất là với V
DC
, thì ta phải kể V
γ
vào mạch.
Trường hợp này thường là mạch sử dụng Diode loại Si, có v
γ
= 0,6
V
, và

nguồn V
DC
bé.
Khi V
DC
>> V
γ
, thì ta có thể bỏ qua V
γ
Ta xét dạng mạch mà trong đó V
γ
so sánh được với V
DC


Hình 4.26
Đây là dạng mạch xén song song, có V
v
= 8 sinωt
Nếu V
V
> V
γ
+ V
DC
= 2,6
v
, thì Diode dẫn, tín hiệu vào được truyền đến ngõ
ra , lúc này ta có V
R

= V
DC
+ V
γ
= 2,6 (V).
Nếu v
v
< V
γ
+ V
DC
= 2,6( v), thì Diode ngưng dẫn, do đó V
r
= V
v
= 8 sinωt.
2. r
d

Khi D dẫn thì tồn tại điện trở thuận r
d
(điện trở động), r
d
so sánh được với R
(điện trở tải), lúc đó tín hiệu ra sẽ bò méo không còn sắc sảo nữa.


V
γ
r

d
AKKA
V
γ
= 0,6
V
DC
=2V
R
Vv
Vr