đồ án ký thuật điện điện tử Tốt nghiệp Tính toán thay thế bóng điện tử TY - 22A thay thế bóng 3V-20T đã cũ cho lò tôi cao tần GY-21

Mục lục
Phần 1- Cơ sở lý thuyết 4
Chơng 1. Nguyên lý tạo dao động và các ứng dụng 4
1.1. Khái niệm chung và phân loại 4
1.2. Hiện tợng cộng hởng của mạch dao động 5
1.2.1. Sự phóng và nạp của tụ điện 5
1.2.2. Mạch cộng hởng điện áp 7
1.2.3. Mạch cộng hởng dòng điện 8
1.3. Mạch tạo sóng hình sin 11
1.3.1. Mạch tạo sóng hình sin ngoại kích 11
1.3.2. Mạch tạo sóng hình sin tự kích 14
1.4. Mạch tạo sóng đa hài 19
Chơng 2. Khuếch đại dùng đèn điện tử 22
2.1. khái niệm chung 22
2.1.1. Khái niệm về khuếch đại 22
2.1.2. Phân loại 23
2.1.3. Thông số chính của mạch khuếch đại 24
2.2. Sơ đồ thực hiện nối dây đèn điện tử trong mạch khuếch đại 27
2.2.1 Sơ đồ nối dây điện 3 cực 27
2.2.2. Sơ đồ nối dây đèn 4 và 5 cực 28
2.3. Các chế độ làm việc của đèn 29
2.3.1. Khuếch đại ở chế độ A (hình 2-7a) 29
2.3.2. Khuếch đại ở chế độ B (hình 2-7b) 30
2.3.3. Khuếch đại ở chế độ C (hình 2-7c) 30
2.4. Khái niệm về khuếch đại điện áp 30
2.5. Mạch khuếch đại điện áp ghép R-C 31
2.5.1. Mạch khuếch đại dùng đèn 3 cực 31
2.5.2. Mạch khuếch đại dùng đền 5 cực: 33
2.6. Mạch khuếch đại điện áp ghép biến áp 34
2.7. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại 36
2.7.1. Khái niệm chung 36

2.7.2. Tính chất của mạch khuếch đại có hồi tiếp: 37
2.7.3. Lọc hồi tiếp dơng 40
2.7.4. Một số sơ đồ khuếch đại có hồi tiếp 41
2.8. Tầng khuếch đại công suất đơn 42
Chơng 3. đèn điện tử 3 cực 47
3.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động đèn 3 cực 47
3.1.1. Cấu tạo 47
3.1.2. Nguyên lí hoạt động đèn 3 cực- tác dụng của lới 47
3.2. Đặc tính tĩnh của đèn 3 cực 50
3.2.1. Đặc tính anôt 50
3.2.2. Đặc tính lới 51
3.3. Thông số tĩnh của đèn ba cực 52
3.3.2. Nội trở Ri 54
3.3.3. Hệ số khuếch đại tĩnh à 55
3.4. Tầng khuếch đại đơn giản và thông số động 56
3.4.1. Sự khuếch đại tín hiệu qua đèn 56
3.4.2. Đặc tính và thông số động của tổng khuếch đại đơn giản 58
Chơng 4. giới thiệu lò tôi cao tần 64
4.1. Sơ đồ nguyên tắc mạch tạo sóng cung cấp cho các lò cao tần 64
4.2. Nguyên tắc làm việc 64
Phần II- Tính toán thiết kế cải tạo lò 65
1. Cấu tạo và các thông số của đèn 3V-20T và đèn Y - 22A 65
1.1. Đèn 3V-20T 65
1.2. Đèn Y - 22A 65
3. Tính toán máy biến áp cấp điện cho nung đèn 67
2
4. Nguyên lý cấp nguồn cho sợi nung : 67
5. Tính toán trở kháng vào ra 68
Phần III. những điều cần lu ý khi sử dụng đèn 70
Kết luận 76

Tài liệu tham khảo 77
3
Phần 1- Cơ sở lý thuyết
Chơng 1. Nguyên lý tạo dao động và các ứng dụng
1.1. Khái niệm chung và phân loại
Trong kỹ thuật điện tử, ta thờng gặp các vấn đề sử dụng các nguồn dao
động có tần số và hình dạng nhất định, nh sóng hình sin (sóng chữ nhật, sóng
răng ca) và các xung (các nguồn điện áp và các dòng điện chỉ phát ra trong
khoảng thời gian ngắn, ). Nguồn do các máy phát điện cung cấp thông thờng
chỉ có 2 loại: nguồn điện một chiều và nguồn điện xoay chiều hình sin tần số
công nghiệp (50Hz hoặc 60 Hz). Vì thế cần có các thiết bị điện tử biến đổi
năng lợng của nguồn cung cấp (thờng là một chiều) thành các nguồn dao
động, có tần số và hình dạng nhất định, gọi là các thiết bị tạo sóng còn đợc gọi
là các máy phát dao động.
Vì bộ tạo sóng là thiết bị dùng các linh kiện điện tử (đèn điện tử và các
ống bán dẫn), lắp ráp với các linh kiện khác thành mạch điện, làm nhiệm vụ
biến đổi năng lợng của nguồn một chiều hay nguồn xoay chiều tần số công
nghệp thành năng lợng dao động điện.
Căn cứ theo dạng sóng, bộ tạo sóng chia ra:
- Tạo sóng hình sin, tạo sóng hình không sin
- Tạo sóng liên tục và tạo sóng xung.
Căn cứ theo nguyên lý hoạt động, chia ra bộ tạo sóng tự kích, bộ tạo
sóng ngoại kích. ở bộ tạo sóng ngoại kích, các dao động kích thích, do một
nguồn dao động phát ra, còn bộ tạo sóng làm nhiệm vụ biến các dao động đó
thành dao động mới có cùng hình dáng và tần số, nhng trị số lớn hơn. Nh vậy,
bộ tạo sóng ngoại kích thực chất làm nhiệm vụ khuếch đại dao động. ở bộ tạo
sóng tự kích, dao động kích thích dùng chính năng lợng nguồn cung cấp biến
đổi trong mạch dao động qua mạch khuếch đại, đợc hồi tiếp dơng để kích
thích cho đèn làm việc.
Căn cứ theo đèn sử dụng, bộ tạo sóng chia ra bộ tạo sóng dùng đèn điện

tử, dùng tranzito, dùng tranzito một tiếp giáp, dùng tiratrôn
Các bộ tạo sóng hình sin công suất nhỏ đợc dùng rất rộng rãi trong kỹ
thuật, chẳng hạn dùng trong các thiết bị đo lờng, điều chỉnh, điều khiển tự
động và điều khiển xa
Các bộ tạo sóng hình sin công suất lớn chủ yếu làm nguồn năng lợng
chế biến hoặc gia công, chẳng hạn để cung cấp năng lợng cho lò tôi cảm ứng
(là tôi cao tần) lò luyện kim cảm ứng, thiết bị sấy điện tần số cao, thiết bị gia
công kim loại bằng sóng siêu âm
Các thiết bị tạo sóng không sin hoặc tạo xung đợc dùng chủ yếu trong
lĩnh vực chế tạo máy tính điện tử, các thiết bị đo lờng, điều khiển xa
Các bộ tạo sóng hình sin dựa vào hiện tợng cộng hởng điện áp hoặc
dòng điện trong mạch dao động. Chính chế độ cộng hởng này, quyết định dao
động của bộ tạo sóng.
Trớc khi đi vào nghiên cứu các mạch tạo sóng, ta xét sơ lợc đặc tính cơ
bản mạch dao động.
4
1.2. Hiện tợng cộng hởng của mạch dao động
1.2.1. Sự phóng và nạp của tụ điện
Để khảo sát sự phóng và nạp của tụ điện, ta mắc mạch điện nh hình 1-1
khi đóng cầu dao D về phía 1 thì tụ C bắt đầu nạp điện, trong mạch có dòng
điện i
cn
. Điện tích sẽ đợc nạp vào hai cực của tụ điện là C và tạo nên điện áp
U
c
đặt vào đầu tụ điện. Gọi điện tích đặt vaò tụ điện là q
c
, ta có:
q
c

= C.U
c
(1.1)
Dòng điện trong mạch chính là tỷ số giữa số gia điện tích d
qc
trong thời
gian đó.
i
cn =
t
q
d
d
= q

c
(1.2)
Hình 1-1. Sơ đồ mạch điện (a), đờng cong dòng,
áp khi nạp (b), và khi phóng (c) của tụ điện
Nh vậy dòng điện là đạo hàm của điện tích theo thời gian. Biết C coi
nh hằng số, ta có:
i
cn
=
'
.).(
c
t
c
c

t
UC
d
dU
CUC
d
d
==

(1.3)
Theo định luật kiếc hốp II, điện áp nguồn U cân bằng với các điện áp
đặt vào điện trở và tụ điện:
ccccn
UUCRUiRU +=+=
'
11

(1.4)
Phơng trình 1.4 là phơng trình vi phân cấp 1 với U
c
. Giả thiết là trớc lúc
dòng điện, điện áp trên tụ U
c(o)
= 0. Thì nghiệm của 1.4 có dạng:
)1.(
.CR
t
c
eUU

=
(1.5)
ở đây R.C = T, gọi là hằng số thời gian nạp điện. Đồ thị dòng điện áp vẽ
trên hình 1.1b.
Dòng điện nạp tính theo 1.3 bằng cách lấy đạo hàm 1.5 rồi thay vào 1.3:
CRt
o
CRtCRt
ccn
eIe
R
U
e
CR
UCUCi
././
1
./
1
'
111
)
.
1
.(

====
(1.6)
5
ở đây

1
R
U
I
o
=
là giá trị ban đầu của dòng nạp là các hàm tắt dần, với tốc độ tắt
phụ thuộc vào hằng số thời gian của mạch nạp.
T
1
= R
1
.C
Khi thời gian tiến dần vô cùng thì i
cn
và U
c
đạt tới các giá trị ổn định, I
ođ
và U
ođ
. Lúc đó:
Tt
e
/
sẽ dần tới 0, thay vào 1.5 và 1.6, ta có:
I
ođ
= 0
U

ođ
= U
Thời gian cần để dòng và áp đạt tới giá trị ổn định gọi là thời gian nạp
điện. Về lý thuyết, thời gian nạp điện coi là vô cùng, nhng thực tế nếu t= 5.T
1
thì:
01,0
1
5
5
/1
1
==


e
ee
T
Thay 1.5 và 1.6 ta có:
UUTtU
c
.99,0)01,01.().5.(
1
===
ITti
cn
.01,0).5(
1
==
Nh vậy có thể coi thời gian nạp t

n
= 5.T
1
(1.7)
Hằng số thời gian càng dài thì thời gian nạp càng lớn. Sau khi tụ nạp
đầy, nếu cầu dao đóng sang phía 2 tụ C sẽ phóng điện qua điện trở R
2
. Dòng
điện phóng i
cp
qua mạch sẽ làm giảm điện tích trên hai cực và điện áp trên tụ
giảm dần. ta thấy chiều dòng điện khi phóng ngợc với khi nạp.
áp dụng định luật kiếc hốp II cho mạch vòng:
U
c
+ i
cp
.R
2
= 0 (1.8)
Cũng nh trên, dòng điện là đạo hàm của điện tích theo thời gian:
'

c
t
c
t
cn
cp
UC

d
dU
C
d
dq
i ===
(1.9)
Từ đó:
0
2
'
=+ RUCU
cc
(1.10)
Gọi điện áp ban đầu của tụ là U
o
thì nghiệm của 1.10 sẽ là:
e
T
t
o
CR
t
oc
eUeUU


==
.
2

(1.11)
Thay vào 1.8:
22

2
T
t
o
T
t
o
cp
eIe
R
U
i

==
(1.12)
Đồ thị của U
c
và i
cp
khi phóng điện vẽ trên hình 1.1c. ở đây, i
cp
mang
dấu âm và chiều của nó ngợc với chiều dơng của điện áp U
c
. Sau khi phóng
điện kết thúc ta có:

U
ođ
= I
ođ
= 0
Thời gian phóng t
p
= 5.T
2
, với T
2
là hằng số thời gian của mạch phóng
điện.
T
2
= R
2
.C
Tổng quát, hằng số thời gian của mạch có tụ điện điện trở nối tiếp:
T = R.C (1.13)
6
1.2.2. Mạch cộng hởng điện áp
Nối tiếp cuộn điện cảm của L với một điện dung và đặt vào nguồn có
sức điện động xoay chiều E
n
, có tần số f biến đổi đợc (hình 1-2a) ta có mạch
cộng hởng điện áp. ở mạch lý tởng thì điện trở R = 0, còn mạch thực tế bao
giờ cũng tồn tại một điện trở R đặc trng cho điện trở của dây dẫn, cuộn dây,
nguồn điện và tổn hao trong tụ điện.
Hình 1- 2. Sơ đồ mạch cộng hởng điện áp (a)

và đồ thị của mạch hởng (b)
Cảm kháng của cuộn L: X
L
= 2..f (1.14)
Tỷ lệ bậc nhất với tần số f
Dung kháng của tụ điện: X
C
=
Cf 2
1

(1.15)
Tỷ lệ nghịch với tần số f
Điện kháng chung của mạch:
Y = X
L
X
C
=
Cf
Lf
2
1
2



(1.16)
Điện trở của mạch coi nh không phụ thuộc vào tần số f, nếu ta bỏ qua
hiệu ứng mặt ngoài. Tổng trở của mạch:

Z =
)
2
1
2()(
2222
Cf
LfRXXRXR
CL


+=+=+
(1.17)
Dựa vào các quan hệ từ 1.14 đến 1.17 ta vẽ đợc các đờng cong của trở
kháng theo tần số nh hình 1-2. Các đờng này đợc gọi là đờng đặc tính tần số
của trở kháng.
Qua đặc tính tần số, ta thấy có một đặc điểm đặc biệt f = f
o
, ta có:
X
L
= X
C
hay 2..f
o
.L =
Cf
o
2
1

(1.18)
X
ch
= X
L
- X
C
= 0 (1.19)
Z
ch
= R = Z
min

Tổng trở Z lúc này đạt giá trị cực đại và bằng điện trở của mạch. Đó là
trạng thái cộng hởng nối tiếp hay cộng hởng điện áp. Tần số f
o
gọi là tần số
dao dộng riêng của mạch. Từ (1.18) ta có:
f
o
=
CL 2
1

(1.21)
7
Nghĩa là tần số riêng chỉ phụ thuộc vào L và C và là thông số riêng của
mạch. Điều kiện cộng hởng là tần số của nguồn điện bằng tần số riêng của
mạch.

Dòng điện trong mạch:
I =
22
) 2 2( CfLfR
E
Z
E
n

+
=
(1.22)
Điện áp dáng trên các thành phần điện trở, điện cảm, điện dung:
U
R
= I.R (1.23)
U
L
= I.X
L
= I.2..f.L (1.24)
U
C
= I.X
C
=
Cf
I
2

(1.25)
Khi cộng hởng dòng điện trong mạch cực đại, và tổng trở đạt cực tiểu:
I
ch
=
max
I
R
E
Z
E
n
ch
n
==
(1.26)
Lúc đó điện áp đặt vào điện trở bằng điện áp nguồn:
U
chL
= I
ch
.X
L
= E
n
.
R
X
L
U

chC
= I
ch
.X
C
= E
n
.
R
X
C
(1.27)
Đặt: q =
R
X
L
=
RCfR
Lf
R
X
o
oC
2
1
2


==
(1.28)

Và gọi là hệ số phẩm chất, ta sẽ có:
U
L
.ch = U
C
.ch = q.E
n
(1.29)
Từ 1.27 và 1.29 ta thấy, khi có cộng hởng điện áp thành đều đạt điện áp
trên điện trở bằng điện áp nguồn. Chính nhờ tính chất này mà mạch cộng h-
ởng có nhiều ứng dụng trong mạch điện tử nói chung, mạch tạo sóng nói
riêng. Đồ thị biến thiên của dòng và áp theo tần số vẽ trên hình 1.2c. Ta thấy
thực tế, cực đại của U
L
và U
C
không ở đúng giá trị f = f
o
mà lệch đi một chút
về hai phía. Đó là ảnh hởng của điện trở R.
Chất lợng của mạch cộng hởng quyết định bởi hệ số q. Hệ số này càng
lớn thì hiện tợng cộng hởng thể hiện càng mạnh.
1.2.3. Mạch cộng hởng dòng điện
Mạch cộng hởng dòng điện gồm điện cảm L và tụ điện C mắc song với
nhau và đặt vào nguồn điện áp xoay chiều E
n
, tần số f (H 1.3a). Vì cuộn cảm
và tụ điện, điện trở R mắc song song với chúng để đặc trng cho sự tiêu thụ
năng lợng (Hình 1-3d).
8

Hình 1-3. Mạch cộng hởng dòng điện (a, b) và đồ thị của mạch (c, d)
Điện dẫn của mạch điện trở: g =
R
1
(1.30)
Không phụ thuộc vào tần số f. Điện dẫn phản kháng của mạch điện cảm:
b
L
=
L
X
1
=
Lf
I
2

(1.31)
Tỷ lệ nghịch với tần số. Điện dẫn của mạch điện dung :
b
C
=
C
X
1
=
Cf
I
2

(1.32)
Tỷ lệ thuận với tần số. Dẫn nạp của cả mạch:
Y =
222
)
2
1
2()(
Lf
Cfgbbg
Lc


+=+
(1.33)
Đờng đặc tính tần số của điện dẫn vẽ trên hình 1.3c cũng nh trớc, ta
thấy trạng thái của mạch xảy ra khi b
L
= b
C
hay:
Lf
Lf
I
o
2
, 2


=

(1.34)
Từ đó, xác định đợc tần số cộng hởng, tức là tần số riêng của mạch dao
động, tơng tự nh trớc đây:
f
o
=
CL
I
2

(1.34b)
Khi xảy ra công hởng, dẫn nạp của mạch đạt cực tiểu và bằng điện dẫn
điện trở:
Y
ch
= g = 1/R = Y
min
(1.35)
Do đó, dòng điện trong mạch chung cũng đạt cực tiểu và bằng dòng
điện tác dụng (dòng điện qua điện trở).
min
. II
R
E
YEI
Rchch
====
(1-36)
Dòng điện trong mạch điện cảm và điện dung bằng nhau, và gấp q lần dòng
điện mạch chung:

R
L
LCchLch
Iqq
R
E
g
b
gEbEII =====
(1-37)
ở đây q là hệ số phẩm chất của mạch dao động:
9
fCR
fL
R
g
Y
g
Y
q
C
L


2
2
====
(1-38)
Tổng trở tơng đơng của mạch dao động bằng nghịch đảo của tổng dẫn:
22

)(
11
CL
YYg
Y
Z
+
==
(1-39)
Khi cộng hởng, Y
ch
=Y
min
thì Z
ch
=Z
max
. Giả sử ta có mạch dao động LC
nối tiếp với tổng trở Z, đặt vào nguồn tín hiệu gồm nhiều sóng điều hoà có tần
số khác nhau, ta cần lấy ra tín hiệu E, có tần số f (Hình 1-4). Điều chỉnh tụ C
để tần số riêng f
0
=f. Lúc đó mạch dao động ở trạng thái cộng hởng. Đối với tín
hiệu E
u
, tần số f. Nếu bỏ qua tổn hao thì coi g=0 và Y
ch
=0, Z
ch
=0, tức mạch coi

nh hở. I

0 và điện áp E coi nh đặt toàn bộ vào mạch dao động. Kết quả từ 2
đầu mạch dao động ta lấy đợc U
ch
=E
n
là tín hiệu mạnh nhất. Còn tín hiệu có
tần số khác tần số f không ở trạng thái cộng hởng, nên chủ yếu sẽ sụt áp trên
tổng trở Z, tín hiệu lấy ra ở trạng thái cộng hởng không đáng kể có thể bỏ qua.
Đó là nguyên tắc chọn lọc sóng hoặc lọc sóng ở mạch dao động.
Hình 1-4. Mạch dao động lọc tín hiệu
Nh vậy, mạch dao động LC có tác dụng chọn lọc tần số. Tổng trở Z và
tổng dẫn Y là hàm của tần số

, và đạt cực trị khi

=

0
với

0
=2f
0
là tần
số riêng của mạch, tính theo (1-21) hoặc (1-34b).
Nếu L-C mắc nối tiếp thì tại

=

0
, tổng trở Z sẽ có trị số cực tiểu và sẽ
đổi dấu qua điểm này. Do Z đạt min, nên dòng điện trong mạch là cực tiểu,
đồng thời các thành phần điện áp trên các phần tử R, L cũng đạt cực đại.
Nếu L-C mắc song song thì

=

0
, tổng dẫn Y đạt min, điện dẫn phản
kháng b sẽ đổi dấu qua điểm này. Do Y đạt min, nên dòng điện trong mạch là
cực tiểu nhng dòng điện qua các phần tử R, L, C sẽ đạt cực đại.
10
1.3. Mạch tạo sóng hình sin
1.3.1. Mạch tạo sóng hình sin ngoại kích
1.3.1.1. Sơ đồ nguyên lý
Hình 1-5. Sơ đồ (a) và đờng đặc tính động (b) của mạch
tạo sóng hình sin ngoại kích
Hình 1.5a vẽ sơ đồ nguyên tắc của mạch tạo sóng hình sin ngoại kích
dùng đèn điện tử 3 cực. Nguồn U
cn
là nguồn tín hiệu áp lới. Tín hiệu kích thích
U
v
đặt ở đầu vào là sóng hình sin có tần số =2f :
U
v
= U
vm

.sint
ở mạch anốt ngời ta dùng mạch dao động L
1
C là tải cho đèn.Tín hiệu lấy ra từ
mạch dao động đợc ghép hỗ cảm qua cuộn L
2
để đa ra tải R
t
.
Để nâng cao hiệu suất của mạch tạo sóng, ngời ta thờng cho đèn làm
việc ở chế độ B hoặc C. Gọi là góc cắt tín hiệu (Hình 1-5b). Thì ở mỗi chu kì
của tín hiệu dòng điện i
a
chỉ tồn tại khoảng 2 ở chính giữa của nửa chu kì d-
ơng. Nh vậy ta đợc tín hiệu anốt là các sóng xung hình sin. Dùng phơng pháp
Furiê, ta phân tích dòng điện không hình sin i
a
thành tổng các dòng điện một
chiều I
0
và các sóng điều hoà (hình sin), tần số lần lợt là , 2, 3:
i= I
a0
+I
1
sint +I
2
sin2t + (1.40)
ở mạch dao động ta điều chỉnh tụ C để cộng hởng với tần số, f
0

=f thì
mạch ra ta lấy đợc thành phần hình sin với tần số cơ bản
i
1
=I
1m
sint=I
1m
sin2ft, còn các sóng bậc cao do lệch cộng hởng, nên đợc lọc
khỏi tín hiệu ra, thành phần một chiều I
a0
không cảm ứng qua L
2
Nh vậy, bằng mạch dao động LC có tần số f
0
, bằng tần số nguồn tín
hiệu vào U
v
, ta sẽ lấy đợc sóng hình sin cùng tần số, tuy rằng có thể làm việc
ở chế độ B hay C. Đó là đặc điểm khác nhau giữa mạch tạo sóng ngoại kích
với mạch khuếch đại thông thờng. Đây là mạch khuếch đại đặc biệt.
Tỷ số biên độ giữa các sóng thành phần với biên độ sóng tổng gọi là
quan hệ phân tích
i
. Ta có thể chứng minh đợc rằng các công thức sau bằng
Furiê:
11

0
=

a
a
I
I
0
=
)cos1(
cossin




(1.41)

1
=
I
I
1
=
)cos1(
cossin




(1.42)
từ đó: =
0
1

a
a
I
I
=
0
1


=


cossin
cossin


(1.43)
Công suất thiêu thụ ở mạch anốt.
P
0
=I
a0
.U
ano
=U
ano.

0
I
am

(1.44)
Công suất hữu ích là công suất của tín hiệu ra bên sơ cấp (cuộn L
1
)
P
1
=
2
1
I
1m
.U
am
=
2
1
I
am
.U
am
.
1
Công suất hữu ích trên tải: P
ra
=
BA
.P
1
=
BA

.
2
1
I
am
.U
am
.
1
Hiệu suất tầng tạo sóng:
=
0
P
P
ra
=
2
1

BA.

aman
amam
IU
IU


0
1

=0,5
BA

v
ở đây
v
=
an
am
U
U
. Hệ số lợi dụng điên áp anốt.Vậy hiệu suất tỉ lệ với hệ số ,
tức phụ thuộc vào góc cắt .
Ngời ta tính đợc rằng với góc cắt = 70
0
ữ 90
0
thì hiệu suất đạt cực đại,
vào khoảng 0,6 ữ0,7, nghĩa là nếu cho đèn làm việc ở chế độ B (=90
0
) hoặc
chế độ C với 70
0
. Chế độ làm việc của đèn do chọn tín hiệu áp U
cn
quyết
định.
1.3.1.2. Sơ đồ với nguồn cung cấp
Để mạch phát sóng làm việc ở chế độ đã chọn cần cung cấp các điện áp

U
an
, U
cn
ở các trị số cần thiết. Để cung cấp nguồn anốt, ngời ta thờng dùng sơ
đồ cung cấp nối tiếp hoặc song song.
Hình 1-6. Sơ đồ cung cấp mạch anôt: a- nối tiếp; b- song song
Sơ đồ cung cấp nguồn anốt theo kiểu nối tiếp vẽ trên (hình 1-6a). Điện
áp U
an
mắc nối tiếp với mạch L
1
C. Để ngăn không cho điện áp tín hiệu qua
nguồn, ta dùng bộ lọc L
C
-C
1
Cuộn cản sóng L
C
không cho tín hiệu xoay chiều
12
qua nguồn, còn tụ thoát sóng C
t
có trị số khá lớn, đủ tạo ra dung kháng khá
nhỏ đối với dòng xoay chiều, và do đó toàn bộ tín hiệu xoay chiều đều thoát
qua tụ C
t
, mà không qua nguồn U
an
. Điều đó đảm bảo cho mạch làm việc ổn

định và không làm giảm xung tín hiệu trong nguồn. Trong sơ đồ này, mạch
dao động L
1
C sẽ có điện áp dơng đối với đất
Sơ đồ nguồn anốt theo kiểu song song vẽ trên hình (1-6b). Nguồn U
an
mắc song song với mạch L
1
C. Cũng nh sơ đồ trên, mạch lọc C
1
-L làm nhiệm
vụ ngăn tín hiệu xoay chiều qua nguồn cuộn L
C
làm nhiệm vụ cản sóng còn tụ
C
t
dẫn tín hiệu đến mạch dao động, đồng thời ngăn cách thành phần 1 chiều
(tức điện áp nguồn) đi vào mạch dao động.
Tụ C
1
làm nhiệm vụ tụ thoát cao tần. ở sơ đồ này, mạch dao động ngăn
cách với điện áp cao áp một chiều, và coi nh nối đất về phơng diện một chiều .
Điều đó làm bảo đảm an toàn cho nhân viên điều chỉnh mạch, vì trong quá
trình điều chỉnh phải thờng xuyên điều chỉnh tụ C cũng nh độ tự cảm và hỗ
cảm cuả cuộng L
1
, L
2
. Mặt khác việc cách điện cho mạch dao động và các
thiết bị ghép với nó sẽ đơn giản hơn nhiều so với sơ đồ nối tiếp.

Hình 1-7. Mạch thiên áp tự cấp
Tuy nhiên, sơ đồ song song cũng có nhợc điểm lớn, là hầu nh toàn bộ
điện áp tín hiệu lấy ra ở mạch dao động đặt vào cuộn cản sóng L
C
, vì cuộn này
đấu song song với mạch dao động về phơng diện xoay chiều. Thực vậy tụ C
t
coi nh ngắn mạch về phơng diện xoay chiều, còn nguồn U
an
có điện trở trong
nhỏ không đáng kể. Bản thân cuộn cảm L
C
cũng có điện dung giữa các vòng
dây, hình thành mạch dao động. ở dải tần số cao, mạch dao động kí sinh này
có thể phát sinh trạng thái cộng hởng, phá hoại chế độ làm việc bình thờng
của mạch tạo sóng, gây khó khăn cho việc điều chỉnh máy. ở sơ đồ nối tiếp,
điện áp tín hiệu đặt vào L
C
chỉ là sụt áp trên C
t
rất nhỏ, nên không mắc phải
thiếu sót này . Vì thế trong các bộ tạo sóng ngắn, ngời ta thờng dùng các sơ đồ
nối tiếp. Lúc này do sóng ngắn cho phép thu nhỏ kích thớc các linh kiện nên
dễ thự hiện cách điện cho mạch dao động và đảm bảo an toàn cho nhóm nhân
viên điều chỉnh.
Ngợc lại, ở bộ tạo sóng dài, ngời ta thờng dùng sơ đồ song song
Mạch cung cấp nguồn thiên áp lới U
an
có thể dùng nhiều phơng pháp
khác nhau, nh dùng một nguồn riêng cho mạch nắn điện riêng cung cấp, tạo

thành nguồn thiên áp chung cho các đèn độc lập với nguồn anốt U
an
, hoặc có
thể dùng phơng pháp thiên áp tự cấp lấy từ nguồn U
an
chung.
13
Hình 1-7a vẽ sơ đồ mạch điện áp tự cấp RC. Điện trở R
1
làm nhiệm vụ
tạo ra thiên áp U
an
, còn tụ C
1
để nối tắt thành phần xoay chiều tránh gây ra hồi
tiếp . Muốn áp dụng sơ đồ này, thì đèn phải làm việc với một phần điện áp lới
dơng trên đặc tính động (hình1-7b) lúc đó xuất hiện dòng lới ở một phần của
chu kì dơng điện áp vào dới dạng xung hình sin. Cũng nh dòng i
a
dòng i
c
cũng
phân ra tổng các thành phần dòng 1 chiều I
co
và thành phần điều hoà i
c1
,i
c2
m
thành phần I

c0
qua điện trở R
1
tạo ra điện áp định thiên U
cn
:
U
cn
=I
c0
.R
1
Điện áp này có chiều âm đối với lới, còn các thành phần điều hoà là tín
hiệu xoay chiều xoay chiều sẽ thoát ra qua tụ C
1
1.3.2. Mạch tạo sóng hình sin tự kích
1.3.2.1. Nguyên tắc tự kích
Nh trên ta nghiên cứu mạch tạo sóng ngoại kích chỉ làm việc khi có tín
hiệu U
v
(hình 19a). Điện áp tín hiệu U
ra
có cùng tần số với tín hiệu vào. ở
mạch tạo sóng tự kích (hình 1-9b) các hoạt động có thể khác căn bản. Tín hiệu
kích thích U
v
là một phần điện áp ra đợc hồi tiếp lại đầu vào. Các hoạt động
của mạch nh sau:
Giả sử thời điểm ban đầu mạch vào chịu tác dụng của một điện áp xung
U

v
. Tín hiệu này đợc khuếch đại qua đèn và lấy ra ở mạch anốt, thực chất là
một mạch dao động
f=
LC

2
1
Mạch hồi tiếp lấy một phần tín hiệu ra đa trở lại đầu vào (hồi tiếp dơng)
U
'
v
=.U
ra
(1-46)
ở đây là hệ số hồi tiếp. Nếu trị số biên độ U
'
v
cùng chiều với điện áp U
v
. U
'
v
tiếp tục tạo kích thích mạch tạo sóng, sau khi tín hiệu ban đầu U
v
không còn
nữa và mạch tạo sóng sẽ liên tục để tạo tín hiệu U
ra
ở đầu ra.
Hình 1-8. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo sóng ngoại kích (a) và tự kích (b)

14
Hình 1-9. Các kiểu ghép hồi tiếp trong mạch tạo sóng tự kích:
a- ghép hỗ cảm; b- ghép điện cảm ba điểm; c- ghép hai mạch cộng hởng hỗ
cảm; d- ghép điện dung ba điểm; e- ghép điện cảm điện dung;
g- ghép hai mạch cộng hởng nối tiếp
Chế độ làm việc bình thờng của mạch tạo sóng đợc thiết lập sau một
thời gian rất ngắn kể từ khi đóng mạch , khoảng vài phần nghìn giây.
Để thực hiện hồi tiếp trong mạch tạo sóng có thể áp dụng các cách sau đây :
1- Ghép sơ đồ hỗ cảm (h1-9a). ở đây tín hiệu ra của nguồn L
1
đợc lấy
hỗ cảm sang cuộn L
2
đa lại mạch vào. Để thực hiện đúng hồi tiếp dơng ta chỉ
chọn đúng cực tích của hai cuộn L
1
, L
2
. Mức độ hồi tiếp có thể hiệu chỉnh
bằng cách thay đổi hệ số ghép (hệ số hỗ cảm) giữa hai cuộn chẳng hạn dùng
lõi từ ferit đới dạng vít điều chỉnh.
2- Ghép 3 điểm điện cảm (hình 1-9b) trong đó tín hiệu ra đặt vào 2
điểm A, C, còn tín hiệu hồi tiếp lấy ở hai điểm B, C. Điện áp tín hiệu hồi tiếp
đa trở lại đầu vào:

q
AC
CR
V
U

L
L
UU
~~
'

==
(1-47)
ở đây L
BC
và L
AC
là tự cảm đoạn CB và AC của cuộn L. Thay đổi số vòng W
CB
sẽ thay đổi đợc mức hồi tiếp. Sơ đồ này còn đợc gọi là mạch ghép Haclay.
3- Ghép hai mạch cộng hởng hỗ cảm (hình 1-9c), ở đây tín hiệu hồi tiếp
đợc lấy hỗ cảm qua 2 mạch cộng hởng. Thực chất mạch này cũng là mạch hỗ
cảm. Nhờ có mạch cộng hởng L
2
C
2
, nên tăng đợc chất lợng mạch tạo sóng.
4- Ghép 3 điểm điện dung (hình 1-9d). ở đây tín hiệu hồi tiếp đợc lấy
qua bộ phân áp bằng điện dung C
1
-C
2
. Tơng tự nh sơ đồ 3 điểm điện cảm, ta
có:
ủaraV

U
C
C
UU

==
2
1
(1-48)
Thay đổi C
1
hoặc C
2
sẽ thay đổi đợc hệ số ghép. Sơ đồ này còn gọi là
mạch ghép Cônpit.
5- Ghép điện cảm, điện dung (hình 1-9e) bằng cách dùng cuộn L
2
liên
lạc giữa mạch ra và mạch vào. Ta biết giữa anốt và lới có điện dung ký sinh
C
AC
, nên sẽ tạo với L
2
thành mạch phân áp, ta có:
15
U
C
L
L
U

XCXL
XL
UU
AC
ủa
AC
ủaV




=
+
==
+
=
1
2
2
2
2
ra
(1-49)
ở đây

là tần số góc tín hiệu ra.
Vì sóng phát ở tần số cố định, nên

bằng hằng số. Thay đổi hệ số tự
cảm L

2
sẽ thay đổi hệ số ghép. Sơ đồ này có u điểm là lợi dụng ngay điện
dung ký sinh làm một linh kiện ghép, nên đơn giản, nhng chỉ dùng đợc ở tần
số cao.
6- Ghép hai mạch cộng hởng nối tiếp (hình 1-9g), ở đây điện áp ra đợc
phân trên hai mạch cộng hởng và điện áp hồi tiếp lấy ra trên mạch cộng hởng
thứ hai. Điều chỉnh C
1
hoặc C
2
sẽ thay đổi hệ số ghép.
1.3.2.2. Điều kiện tự kích của bộ tạo sóng
Hệ số khuếch đại của tầng thực hiện hồi tiếp dơng đợc tính theo công thức:
k
k
k
ht


=
1
ở đây, k là hệ số khuếch đại khi không thực hiện hồi tiếp, k
ht
là hệ số khuếch
đại khi có hồi tiếp, là hệ số hồi tiếp.
Mạch phát sóng hồi tiếp có thể đợc coi nh là một mạch khuếch đại ghép
hồi tiếp dơng đặc biệt, đảm bảo hệ số khuếch đại k
ht
trở thành vô cùng lớn.
Khi đó vẫn có tín hiệu ra U

ra
:
U
ra
=k
ht
.U
V
(1-50)
Vì k
ht
vô cùng lớn nên dù U
V
nhỏ coi nh bằng 0, vẫn có tín hiệu U
ra
xác
định. Từ biểu thức trên, muốn k
ht


thì 1-
k


, tức điều kiện để mạch phát
sóng tự kích làm việc đợc và
k

1.
Trờng hợp

k
=1 là trờng hợp giới hạn, khi đó tín hiệu hồi tiếp U
V
sẽ lớn
hơn trờng hợp giới hạn, đảm bảo cho mạch phát sóng hoạt động liên tục. Khi
đó, nếu đặc tính linh kiện biến đổi, làm thay đổi hệ số k hay điều kiện tự
kích
k

1 nói chung đợc thoả mãn.
Tóm lại, điều kiện tạo sóng tự kích là phải thực hiện hồi tiếp dơng sâu,
đảm bảo hệ số khuếch đại chung của mạch vòng hồi tiếp phải bằng hay lớn
hơn một đơn vị. Mạch vòng ở đây gồm có mạch đèn và mạch ghép hồi tiếp.
Về mặt ý nghĩa vật lý, ta thấy giả sử ban đầu điện áp lới biến thiên một
lợng
V
U
thì điện áp trên mạch dao động biến thiên một lợng
Vủa
UkU =
.
Do thực hiện hồi tiếp, nên khi điện áp ra biến thiên một lợng U
ra
, sẽ có điện áp
hồi tiếp đa đến đầu vào là (hình 1-9b)
VủaV
UkUU ==

'
Nếu

VV
UU < '
, thì tín hiệu không đợc duy trì, mà bị suy giảm (tắt
dần), tức dao động tắt dần, mạch không tạo sóng đợc. Nh vậy, để duy trì điện
áp vào, ta phải có :
VV
UU >= '
16
VV
UUk >= '


Từ đó, ta có điều kiện phát sóng tự kích là K

1.
Mặt khác, muốn cho mặch tạo sóng hoạt động bình thờng thì pha của điện áp
U
,
v
phải cùng pha với điện áp U
v
, tức phải thực hiện hồi tiếp dơng.
1.3.2.3. Một số sơ đồ mạch tạo sóng tự kích LC
Hình 1-10. Sơ đồ mạch tạo sóng tự kích LC ghép hỗ cảm
Mạch tạo sóng tự kích LC ghép hỗ cảm vẽ trên hình 1-10. Điện áp lấy
trên mạch cộng hởng L
1
C
1
(ở đây không vẽ mạch tải). Tần số nguồn tín hiện

ra do tần số riêng của mạch L
1
C
1
quyết định. Khâu L
2
C
2
để tạo thiên áp lới.
Cuộn chặn L
c
và tụ thoát C
t
để lọc tín hiệu không cho đi vào nguồn U
am
. ở đây
thực hiện sơ đồ nguồn cung cấp nối tiếp. Việc hồi tiếp tín hiệu thực hiện bằng
cuộn L
2
ghép hỗ cảm với cuộn L
1
. Giả sử có tín hiệu ban đầu U
v
đặt vào lới, sẽ
làm xuất hiện tín hiệu U
r
ngợc pha với tín hiệu vào. Do 2 cuộn dây L
1
L
2

mắc
ngợc cực tính với nhau, nên tín hiệu hỗ cảm U
v
lấy ở cuộn L
2
sẽ ngợc pha với
U
r
, tức đồng pha với U
v
,và do đó thực hiện hồi tiếp dơng điện áp.
Hệ số hồi tiếp:
1
,
L
M
U
U
ủ
v
==

(1-51)
ở đây, M là hệ số hỗ cảm gữa 2 cuộn, còn cuộn L
1
là hệ số tự cảm của
cuộn L
1
. Điều kiện tự kích là:
1

1
= K
L
M
K

Thay đổi M sẽ thay đổi đợc hệ số hồi tiếp .
Mạch tạo sóng LC ghép 3 điểm điểm điện cảm, dùng nguồn cung cấp
song song chung cho cả anốt và lới. Cuộn L
c1
chặn dao động vào nguồn, còn
cuộn L
c2
chặn dao động vào mạch thiên áp lới R
2
C
2
. Các tụ C
t1
và C
t2
để dẫn
dao động vào mạch cộng hởng.
17
Hình 1-11. Sơ đồ mạch tạo sóng tự kích LC ghép điện cảm 3 điểm
Hình 1-11b dùng nguồn cung cấp song song cho mạch anốt và cung cấp
nối tiếp cho mạch lới. ở đây mạch thiên áp R
2
C
2

mắc nối tiếp với mạch dao
động L
1
C
1
.
Hệ số hồi tiếp nh ta biết, tính theo (1-48). ở đây, tín hiệu ra U
ra
ngợc
pha với U
v
. Còn điện áp hồi tiếp
'
V
U
tức điện áp U
BC
ngợc pha với U
AC
, tức
'
V
U
ngợc pha với U
ra
, và do đó đồng pha với U
v
. Kết quả ta có hồi tiếp dơng.
Điều kiện tự kích sẽ là :

1= K
L
L
K
AC
CB

(1-52)
Điều chỉnh con chạy C sẽ làm thay đổi hệ số hồi tiếp.
Mạch tạo sóng tự kích LC ghép 3 điểm điện dung vẽ trên hình 1-12.
Hình 1-12a dùng nguồn cung cấp song song cho cả mạch lới và mạch anốt, t-
ơng tự nh sơ đồ (1-12a). Còn hình (1-12b) dùng nguồn cung cấp nối tiếp cho
mạch anốt và cung cấp song song đơn giản cho mạch lới. ở đây, điện trở thiên
áp R
3
không có điện dung C
3
phân mạch, nên sẽ có thành phần xoay chiều U
v
,
gây ra tổn thất công suất tín hiệu :
3
2
R
u
P
v
C
=
Hình 1-12. Sơ đồ mạch tạo sóng tự kích LC ghép điện dung ba điểm

Để tín hiệu đỡ suy giảm, điện trở định thiên R
3
phải thật lớn, và sơ đồ
này chỉ dùng cho mạch tạo sóng công suất nhỏ.
18
Điện áp tín hiệu U
ra
lấy ra ở điểm ra ngựơc pha với U
V
. Điện áp hồi tiếp
'
V
U
lấy ra ở điểm B ngợc pha với U
ra
, do đó đồng pha với U
v
, và ta có hồi tiếp
dơng.
Hình 1-13. Mạch tạo sóng tự kích LC ghép hỗ cảm dùng tranzito
Hệ số hồi tiếp xác định theo (1-49). Điều kiện tự kích:

1
2
1
= K
C
C
K

(1-53)
Điều chỉnh C
1
,

C
2
sẽ cho phép thay đổi hệ số hồi tiếp.
ở trên, ta nghiên cứu các mạch tạo sóng dùng đèn điện tử. Tơng tự, ta
có thể dùng tranzito vào các sơ đồ phát sóng đã nghiên cứu ở trên (9-14) là sơ
đồ mạch tạo sóng tự kích LC ghép hỗ cảm dung tranzito. Điện trở R
1
,

R
2
làm
nhiệm vụ thiên áp. Khâu R
E
C
E
để ổn định nhiệt cho đèn. Tín hiệu ra lấy trên 2
điểm AC, tức lấy giữa phát- góp, còn tín hiệu hồi tiếp lấy giữa 2 điểm BC, tức
đa vào phát- gốc, nên ở đây tranzito nối theo sơ đồ phát chung. Cũng lý luận t-
ơng tự trên, ta thấy tín hiệu hồi tiếp
'
V
U
đồng pha với U
v

, và ta có hồi tiếp d-
ơng.
Khi làm việc ở tần số cao, có sự dịch pha giữa dòng điện vào và dòng
điện ra của tranzito làm thay đổi hệ số hồi tiếp. Lúc đó cần phải điều chỉnh hồi
tiếp nh thế nào đó để đảm bảo dòng điện hồi tiếp có sự dịch pha tơng ứng để
bù sự dịch pha giữa dòng điện ra so với dòng điện vào, đảm bảo U
v
và
'
V
U
đồng pha nhau.
1.4. Mạch tạo sóng đa hài
Bộ tạo sóng đa hài là các thiết bị điện tử tạo ra các xung điện áp hoặc
dòng điện có dạng hình chữ nhật. Chuỗi Furiê của sóng này chứa nhiều thành
phần sóng hài nên có tên là sóng đa hài.
Trong thực tế, mạch tạo sóng đa hài có thể cấu tạo theo 2 cách :
Mạch đa hài làm việc ở chế độ tự dao động liên tục, và mạch đa hài làm
việc nhờ sự kích thích của một xung ngoài (xung điện áp vào). Loại đầu là
mạch đa hài tự dao động, còn loại sau là mạch đa hài đợi. ở đây ta chỉ nghiên
cứu loại mạch đa hài tự dao động.
Hình 1-14 là sơ đồ mạch tạo sóng đa hài tự dao động dùng đèn điện tử.
Hai đèn Đ
1
Đ
2
là các đèn cùng loại có thông số giống nhau. Các linh kiện 2
đèn cũng giống nhau, cụ thể là R
a1
= R

a2
; C
1
=C
2
; R
c1
=R
c2
. Điện áp ra có thể
lấy trên anốt đèn Đ
1
hoặc trên anốt đèn Đ
2
hoặc cả 2. Lúc đó ta có mạch đa hài
19
đối xứng. Trờng hợp các linh kiện ghép 2 đèn khác nhau, mạch đa hài thuộc
loại đa hài không đối xứng.
Hình 1-14. Sơ đồ mạch đa hài tự dao động dùng đèn điện tử
Sự hoạt động của mạch đa hài đối xứng đợc biểu diễn bằng đồ thị biến
thiên điện áp và dòng điện nh hình vẽ .
Giả sử tại thời điểm xét, một trong 2 đèn đang thông, chẳng hạn đèn Đ
1
đang thông, 2 tụ C
1
và C
2
đang có điện tích. Do đèn Đ
1
thông, tụ C

1
sẽ phóng
điện theo trình tự (+C
1
)-Đ
1
-R
C2
-(-C
1
). Dòng điện phóng I
P1
qua R
C2
gây ra sụt
áp U
C2
= I
P1
.R
C2
, làm lới đèn Đ
2
có giá trị âm so với catốt, và đợc tính toán đủ
lớn so với U
ckh2
, và đèn Đ
2
bị khoá. Lúc đó tụ C
2

sẽ đợc nạp điện theo trình tự
(+U
an
) R
a2
C
2
(lới - ca tốt - Đ
1
)//R
c1
(- U
an
)(vỏ máy). Dòng điện
nạp I
2
qua điện trở R
ck1
// R
1
gây ra sụt áp, và lới đèn Đ
1
có thế dơng so với
anốt, đèn Đ
1
tiếp tục thông. Nh vậy, kết cấu mạch đảm bảo cho 2 đèn Đ
1
và Đ
2
luôn ở trạng thái ngợc nhau: Đ

1
thông thì Đ
2
khoá, tơng ứng C
1
phóng và C
2
nạp và ngợc lại. Đ
2
:
Do đèn Đ
1
thông nên điện áp trên anốt u
a1
= u
am
-R
a1
.i
a1
=u
a10
ta có trị số
nhỏ. Ngợc lại,hầu nh toàn bộ điện áp nguồn U
am
đặt vào anốt catốt đèn Đ
2
:
U
2

u
am
Trong quá trình phóng, tụ C
1
giảm dần dòng phóng i
p1
, và đến lúc nào
đó trị số i
p1
R
c2
= u
c2
<U
ckh1
thì đèn Đ
2
đợc mở, mạch đèn Đ
2
thông. Lúc này tụ
C
2
sẽ chuyển từ trạng thái nạp sang trạng thái phóng điện. Dòng điện qua R
c1
đổi chiều, làm điện áp lới đèn Đ
1
trở thành âm và có trị số lớn hơn U
ckh1
thì đèn

Đ
1
lại thông, đèn Đ
2
lại tắt, tụ C
1
phóng tụ C
2
nạp và tất cả lại lặp lại quá trình
cũ.
Kết quả, mạch đa hài sẽ liên tục chuyển trạng thái sau muỗi chu kỳ T,
và ta nhận đợc điện áp ra có rạng nh xung chữ nhật.
Ta thấy chu kỳ T là tổng thời gian thông và tắt của mỗi đèn. Các khoảng
thời gian này tuỳ thuộc vào trị số điện trở R
a1
= R
a2
=R, tụ điện C
1
= C
2
=C và
các trị số điện áp U
a10
=U
a20
=U
a0
, U
am

,U
ckh1
=U
ckh2
=U
ckh0
.
20
cokh
aam
U
UU
RCT
0
ln2

=
(154)
Tần số xung là giá trị nghịch đảo của chu kỳ:

T
f
1
=
(155)
Sơ đồ trên có nhợc điểm là kém ổn định về thời gian mỗi chu kỳ cũng
nh tần số của xung đa hài.
Để nâng cao độ ổn định của chu kỳ và tần số xung, ngời ta đặt vào lới
đèn một điện áp dơng ban đầu U
co

nhờ phân áp R(hình 1-32). Trong trờng hợp
này, chu kỳ xung xác định theo biểu thức :

cokhco
coam
UU
UUU
RCT
+
+
=
10
ln2
(1 56)
Thiên áp U
co
có nhiệm vụ xác định chính xác thời điểm thông và tắc của
đèn.Thực vậy, U
co
càng lớn, thời gian phóng điện càng lâu (vì đèn thông lâu),
do đó đờng cong phóng điện càng dốc. Do đó, cho đảm bảo ổn định, và tần số
xung f cũng phải ổn định.
Khi biên độ xung ra không đổi đòi hỏi lớn thì có thể dùng bộ đa hài
tranzito.(hình 1-33) là sơ đồ mạch đa hài dùng tranzito n-p-n, mắc theo sơ đồ
cực phát chung. Nếu hai đèn giống nhau, các linh kiện tơng tự nhau : R
1
=
R
2
=R; C

1
= C
2
=C thì ta có mạch đa hài đối xứng. Quá trình diễn biến của
mạch nh sau. Giả sử ở thời điểm t=0, tụ C
1
đã nạp đầy, tụ C
2
vừa phóng hết
điện. Lúc này đèn T
2
tắt và tụ C
2
bắt đầu quá trình nạp điện.
Hình 1-15. Sơ đồ mạch đa hài có điện áp lới dơng
ban đầu để nâng cao tính ổn định
Hình 1-16. Sơ đồ mạch đa hài dùng tranzito
21
Dòng điện nạp i
n2
thông theo vòng (+U
cn
) R
c2
C
2
tiếp giáp BE
của T
1
- (-U

cn
). Điện áp trên cực gốc của đèn T
1
:
U
BE1
= i
n2
. R
BE
có trị số dơng, đảm bảo cho đèn T
1
thông. Nhờ vậy tụ C
1
sẽ phóng điện qua T
1
.
Dòng điện i
n1
phóng theo vòng (+C
1
)- T
1
- đất (- U
cn
) (+C
cn
) R
2
(-C

1
).
Điện áp trên cực gốc của đèn T
2
sẽ là thế của điểm A so với đất có giá tri âm :
U
BE2
=
A
= -i
p1
R
2
Do đó đèn T
2
tiếp tục bị khoá. Lúc nay, điện áp trên cực góp T
2
gần
bằng điện áp nguồn : u
2
yu
am
.
Còn điện áp trên cực góp của T
1
có trị số nhỏ, do sụt áp i
c1
R
c1
:

u
c1
=U
cn
- i
c1
R
c1
ở cuối phóng điện của tụ C
1
, điện thế điểm A giảm đến không,
A
y 0, thì T
2
thông. Lúc này tụ C
2
phóng điện qua T
2
, dòng điện phóng i
p2
qua R
1
làm thế
điểm B âm, đèn T
1
tắt, tụ C
1
bắt đầu quá trình nạp điện. Các chu kỳ cứ tiếp
diễn.
Chu kỳ xung điện áp ở mạch đối xứng :

T y1,4RC
Nhợc điểm của mạch này là tần số không ổn định theo nhiệt độ. Chẳng
hạn, đối với mạch đa hài dùng tranzito gecmani khi nhiệt độ biến thiên từ 40
0
lên 60
0
C tần số xung thay đổi từ 1800 Hz lên 2150 Hz.
Chơng 2. Khuếch đại dùng đèn điện tử
2.1. khái niệm chung
2.1.1. Khái niệm về khuếch đại
Thiết bị khuếch đại là các thiết bị thực hiện chức năng nhận một tín
hiệu lớn ở đầu vào và cho một tín hiệu nhỏ ở đầu ra. Ví dụ: đòn bẩy là một
thiết bị khuếch đại lực đơn giản: tác động một lực nhỏ ở đầu vào sẽ nhận đợc
một lực ở đầu ra.
Đối với các tín hiệu điện, thiết bị khuếch đại thờng thực hiện bằng các
dụng cụ điện tử (đèn chân không, đèn bán dẫn ) ghép nối theo một sơ đồ
nhất định, gọi là mạch khuếch đại. Phần tử cơ bản của mạch khuếch đại chính
là đèn điện tử.
Cần chú ý rằng mạch khuếch đại không tạo ra công suất lớn từ một
công suất bé. Bản chất của quá trình khuếch đại là mỗi biến thiên một lợng
nhỏ ở đầu vào sẽ dẫn đến một biến thiên lớn ở đầu ra. Công suất ở đầu ra
chính là công suất nguồn cung cấp. Đèn điện tử chỉ giữ vai trò phần tử điều
khiển.
Trong kỹ thuật, ta luôn luôn gặp yêu cầu cần phải khuếch đại tín hiệu.
Sự biến thiên của nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ của một chất hay môi trờng nào
đó, sự sai lệch bất thờng của một đại lợng của thiết bị trong quá trình làm việc
đều có thể biến thành tín hiệu. Tín hiệu này thờng rất nhỏ. Muốn sử dụng
22
để đo lờng hay cao hơn để điều khiển tự động các quá trình, cần phải khuếch
đại chúng. Trong kỹ thuật thông tin, truyền thanh, truyền hình tín hiệu thu

đợc cũng thờng rất nhỏ, cần khuếch đại mới sử dụng đợc.
Vì thế, khuếch đại là vấn đề thờng gặp trong kỹ thuật đo lờng, điều
khiển, thông tin liên lạc và nhiều lĩnh vực khác. Hình 2-1 là kí hiệu mạch
khuếch đại trên sơ đồ khối.
2.1.2. Phân loại
Hình 2-1. Ký hiệu sơ đồ của mạch điều khiển
Khuếch đại điện tử có rất nhiều cách phân loại. Sau đây là một số phân
loại chính:
1. Phân loại theo dải tần số làm việc:
- khuếch đại tần số cao (cao tần)
- khuếch đại tần số thấp (thấp tần)
- khuếch đại điện một chiều
2. Phân loại theo đại lợng đợc khuếch đại:
- Khuếch đại điện áp: là tầng khuếch đại mà công suất tín hiệu ra đựơc
khuếch đại lên chủ yếu bằng sự khuếch đại điện áp của tín hiệu vào. ở tầng
khuếch đại này, dòng điện của tín hiệu thờng nhỏ không đáng kể.
- Khuếch đại công suất và dòng điện: là tầng khuếch đại mà công suất
tín hiệu ra khuếch đại lên chủ yếu bằng sự khuếch đại dòng điện của tín hiệu
và. Khuếch đại công suất thờng là đầu ra hay khâu cuối bộ khuếch đại nhiều
tầng.
3. Phân loại theo số tầng khuếch đại:
- Khuếch đại một tầng
- Khuếch đại nhiều tầng
4. Phân loại theo cách ghép giữa cắc tầng:
- Khuếch đại ghép trực tiếp
- Khuếch đại ghép R-C (điện trở - điện dung)
- Khuếch đại ghép biến áp
Để tiện dùng mô tả các thiết bị khuếch đại, ta tạm quy định một số
thuật ngữ sau đây:
- Tầng khuếch đại là một bộ phận của thiết bị khuếch đại, thực hiện

chức năng khuếch đại một lần một trong các thông số của tín hiệu (khuếch đại
điện áp, dòng điện hay công suất).
- Bộ khuếch đại: thiết bị khuếch đại là tập hợp các tầng khuếch đại và
các bộ phận phụ thuộc (nh bộ nguồn cung cấp) để thực hiện một yêu cầu hay
nhiệm vụ khuếch đại cụ thể.
- Mạch khuếch đại: là từ chỉ chung các sơ đồ điện thực hiện chức năng
khuếch đại tín hiệu.
23
2.1.3. Thông số chính của mạch khuếch đại
Trong điện tử công nghiệp, mạch khuếch đại phổ biến thờng gặp là
khuếch đại tần số thấp và khuếch đại điện một chiều. Thông số đặc trng chính
của chúng là hệ số khuếch đại, dải tần số làm việc, công suất hoặc điện áp ra,
độ nhạy, hiệu suất, độ méo,
1- Hệ số khuếch đại:
Định nghĩa: Hệ số khuếch đại của một mạch khuếch đại là tỷ số giữa tín
hiệu ra và tín hiệu vào (hình 2-1).
- Hệ số khuếch đại điện áp:
K
u
=
v
ra
U
U
(4-1)
- Hệ số khuếch đại dòng điện:
K
i
=
v

ra
I
I
(4-2)
- Hệ số khuếch đại công suất:
K
v
=
=
v
ra
P
P
vv
rara
IU
IU
.
= K
u.
.K
i
(4-3)
- Đối với bộ khuếch đại nhiều tầng (hình 4-2) ta có:
K
u
=
v
ra
U

U
=
n
ra
v
U
U
U
U
U
U

1
21
= K
1
.K
2
K
n
(4-4)
Hình 2-2. Sơ đồ mạch khuếch đại nhiều tầng
Nghĩa là hệ số khuếch đại của cả bộ bằng tích các hệ số khuếch đại của
tổng tầng. Vì thế, mạch khuếch đại nhiều tầng đạt đợc hệ số lớn.
Do hệ số khuếch đại K thờng lớn, nên để tiện cho tính toán, ngời ta
dùng hệ số đo tính bằng lôgarit thập phân của k
p
, kí hiệu là S
p
, với đơn vị mới

là ben viết tắt là b:
S
p
(ben) = lgK
p
= lg
v
ra
P
P
(4-5)
Ben là đơn vị khá lớn, nên ngời ta định ớc số của nó là đêxiben (db):
1 db = 0,1 b
Từ đó:
S
p
(db) = 10lgK
p
= 10lg
v
ra
P
P
(4-6)
Tơng tự:
S
u
(db) = 10lgK
u
(4-7)

S
i
(db) = 10lgK
i
Từ biểu thức P =
R
U
2
= I
2
.R, với giả thiết R
tải
= R
v
, ta có:
24
S
p
(db) = 10lg
2
)(
v
ra
U
U
= 20lg
v
ra
U
U

S
p
(db) = 10lg
2
)(
v
ra
I
I
= 20lg
v
ra
I
I
(4-8)
Nếu bộ khuếch đại có nhiều tầng, áp dụng lôgarit hoá cho biểu thức (4-4),
ta có:
S = S
1
+ S
2
+ + S
n
(4-9)
2. Dải tần số làm việc: còn gọi là dải thông tần, là giải tần số của tín
hiệu qua mạch khuếch đại, đảm bảo hệ số khuếch đại không thay đổi quá một
giới hạn cho phép. ở mạch khuếch đại tần số thấp, dải thông tần đạt khoảng
vài chục hec đến vài chục kilôhec.
3. Công suất ra của mạch khuếch đại: là công suất mạch khuếch đại
cung cấp cho tải:

P
ra
=
tai
ram
tai
ram
tai
ra
R
U
R
U
R
U
.2
)2/(
222
==
(4.10)
Công suất ra định mức là công suất ra lớn nhất mạch khuếch đại có thể
cung cấp cho t, đảm bảo tín hiệu ra không méo quá mức cho phép và các linh
kiện của mạch không bị quá tải nhiệt. Trong điện tử công nghiệp, công suất ra
định mức của các mạch khuếch đại thờng đòi hỏi lớn, nên chúng thuộc loại kỹ
thuật khuếch đại công suất lớn.
4. Hiệu suất điện của mạch khuếch đại: là tỷ số giữa công suất ra của
mạch khuếch đại với công suất nguồn anốt cung cấp cho đèn:
o
ra
d

P
P
=

(4-11)
ở đây, P
o
= U
an
.I
ao
là công suất nguồn anốt cung cấp cho đèn.
Hiệu suất công nghiệp của mạch khuếch đại là tỷ số giữa công suất ra
và công suất nguồn cung cấp cho cả mạch:
n
ra
o
P
P
=

(4-12)
ở đây, P
n
= U
n
.I
n
là công suất nguồn cung cấp, U
n

và I
n
là điện áp trên
cực nguồn và dòng điện qua nguồn .
Hiệu suất điện thờng vào khoảng (40-70)%, còn hiệu suất công nghiệp
thì thấp hơn nhiều.
5. Độ méo:
Trong thực tế, tín hiệu qua mạch khuếch đại thờng bị méo, tức dạng
biến thiên của tín hiệu ra không lặp lại đúng biến thiên của tín hiệu vào. Ngời
ta phân ra 3 loại méo: méo tần số, méo biên độ và méo pha, tơng ứng với ba
thông số đặc trng của tín hiệu.
Méo tần số: là méo xuất hiện do hệ số khuếch đại thay đổi khi tần số
thay đổi. Hình 2-3 vẽ đặc tính tần số của mạch khuếch đại tần số thấp. Trong
dải tần số trung bình, hệ số khuếch đại giữa gần nh hằng số, còn ở khoảng tần
số cao và thấp, hệ số khuếch đại giảm đi. Ta biết tín hiệu thờng không phải
dạng hình sin nên dùng phân tích Furiê, ta coi tín hiệu là tổ hợp của nhiều
25
sang điều hoà có tần số khác nhau. Sau khi đợc khuếch đại,các biên độ sang
điều hoà không đợc tăng lên cùng một mức nh nhau. Kết quả, dạng tín hiệu ra
với dạng tín hiệu và, gây ra méo.
Hình 2.3. Đặc tính tần số của mạch khuếch đại tần số thấp
Méo tần số đợc đánh giá bằng hệ số méo tần số M, đo bằng tỷ số giữa
hệ số khuếch đại K
tb
, ở tần số trung bình với hệ số khuếch đại ở tần số đã cho
của mạch khuếch đại:
M =
1
K
K

tb
(4-13)
ở đây, K
1
là hệ số khuếch đại ứng với tần số cần tính méo. ở tần số
thấp, méo tần số là:
M
t
=
t
tb
K
K
(4-13a)
ở đây, K
t
hệ số khuếch đại ở tần số thấp
Méo ở tần số cao:
M
c
=
c
tb
K
K
(4-13b)
ở đây, K
c
hệ số khuếch đại ở tần số cao.
Trị số giới hạn cho phép với méo tần số là M

1,25. Thờng méo tần số
tính theo đơn vị đêxiben:
M(db) = 20lg
1
K
K
tb
(4-14)
Méo biên độ hay méo không đờng thẳng: do đặc tính của đèn điện tử và
tải của mạch khuếch đại không phải đờng thẳng, nên dạng tín hiệu ra không
lặp lại trung bình thành dạng tín hiệu vào.
Méo biên độ đánh giá bằng hệ số méo biên độ v (nuy). Giả sử tín hiệu
vào là hình sin, tín hiệu ra bị méo là một tín hiệu không hình sin. Đúng cách
phân tích Furiê , khai triển tín hiệu này thành tổng các tín hiệu hình sin, có tần
số lần lợt là w, 2w, 3w, , nw, w là tần số của tín hiệu vào (gọi là tần số cơ
bản). Thành phần có tần số w gọi là thành phần cơ bản hay bậc 1, có trị số
hiệu dụng là U
1
. Các thành phần còn lại gọi là thành phần bậc cao, có trị hiệu
dụng là U
2
, U
3
, ,U
n
(xem lại mục 2-4). Hệ sô méo không đờng thẳng là tỷ số
giữa trị số hiệu dụng tơng đơng của các thành phần bậc cao so với thành phần
cơ bản.
v =

1
22
3
2
2

U
UUU
n
++
(4-15)
Giá trị cho phép của méo không đờng thẳng là v = 0,05 15%.
26