thiết kế mạch điện tử (ANALOG) tương tự

đồ án môn học
Thiết kế mạch điệntử (analog) t ơng tự
I .Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế mạch ổn áp dùng vi mạch (nối tiếp) . (kết hợp giữa IC và Tranzi
tor) có điềuchỉnh điệnáp ra.
_ Điện áp vào ổn áp U
vào
=20v
_ Điên áp ra mạch ổn áp U
ra
=(9:12)v
_ Điốt ổn áp có thông số U
z
=6,3 v
I
z

=12mA
_ Dòng tảI I
t
=250mA
_ Hệ số ổn định: 0,3%
II. Trình tự thiết kế:
A: Nguyên tắc thiết kế , sơ đồ khối
Nguyên tắc thiết kế:
_Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lợng một chiều cho các
mạch và thiết bị địên tử hoạt động. Năng lợng một chiều đó đợc biến đổi thành dòng một
chiều thông qua một quá trình biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều.
_Biến áp để biến đổi điệnáp xoay chiều U
1
thành điệnáp xoay chiều U

2
có giái tị
thích hợp với yêu cầu. Trong một số trờng hợp có thể dùng trực tiếp U
1
không cần biến áp.
_Mạch chỉnh lu có nhiệm vụ chuyển điệnáp xoay chiều U
2

thành điệnáp một
chiều không bằng phẳng U
t
( có gía trị thay đổi nhấp nhô ) . Sự thay đổi này phụ thuộc cụ
thể vào dạng mạch chỉnh lu
1
_ Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điệnáp một chiều đập vào mạch U
t

thành điệnáp
một chiều U
01
ít nhấp nhô hơn
_ Bộ ổn áp một chiều ( ổn dòng ) có nhiệm vụ ổn định điệnáp ( dòng điện) ở đầu ra
của nó U
o2
(

I
t
) khi U
o1

bị thay đổi theo sự mất ổn định của U
o1
hay I
t
.
Hình a biểu diễn sơ đồ khối của một bộ ngồn hoàn chỉnh.
Sơ đồ khối:
I
t

Biến áp U
2
M

ạch chỉnh U
t
Bộ lọc U
01
ổn áp 1 chiều U
0 2
lu (ổn dòng)


Hình: a
B: Chức năng từng khối và mạch điệnthực hiện chức năng từng khối
1. Biến áp:
_ Biến áp có nhiệm vụ biến đổi điệnáp xoay chiều U
1
của nguồn cung cấp
thành điệnáp xoay chiều U

2
có giá trị thích với yêu cầu của mạch chỉ lu.
_ Trong một số trờng hợp có thể dùng trc tiếp U
1
không cần biến áp.
_ Mạch biến áp:
Hình:b
+ Biến áp dùng để tăng hoặc giảm điệnáp tuỳ thuộc vào tính chất và nhiệm
vụ của từng công việc mà ta có các giái trị điệnáp ra và điệnáp vào sao cho phù hợp.
Mức điệnáp đợc giảm phần lớn khi áp dụng mạch IC.
+ Nguyên lý hoạt động : Khi ta cung cấp cho cuộn sơ cấp của biến áp một
dòng điệnxoay chiều thì trong cuộn thứ cấp của máy biến áp sẽ có dòng điên cảm
ứng chạy qua.
+ Các quan hệ áp dụng cho biến áp:

2
1
2
1
N
N
n
n
=
hay
2
1
2
1
N

N
U
U
=

2
1
1
2
N
N
i
i
=
hay
2
1
1
2
N
N
I
I
=
Trong đó:
1. N
1
: Số vòng dây cuộn sơ cấp
2. N
2

: Số vòng dây cuộn thứ cấp
3. u
1
: Điện áp tức thời cuộn sơ cấp
4. u
2
: Điện áp tức thời cuộn thứ cấp
5. i
1
: Dòng điệntức thời cuộn sơ cấp
2
N1
N2
U1
U2
bb
6. i
2
: Dòng điệntức thời cuộn thứ cấp
7. U
1
: Địên áp hiệu dụng cuộn sơ cấp
8. U
2
: Địên áp hiệu dụng cuộn thứ cấp
9. I
1
: Dòng điệnhiệu dụng cuộn sơ cấp
10. I
2

: Dòng địên hiệu dụng cuộn thứ cấp
-Dạng điệnáp vào và ra :
U
1m
T/4 T/2 3T/4 t
T
-U
1m
U
tc =
U
2
U
2m
T/4 T/2 3T/4 t
-U
2m
T
*Điện áp vào và ra đồng pha với nhau nhng điệnáp vào có biên độ lớn hơn
điệnáp vào .
-Biến áp công suất nhỏ thì nội trở có độ lớn theo công thức :

ba
n
R
R
0,3+0,8
hd
P
(W)

2 . Chỉnh lu :
-Chỉnh lu là một bộ nắm chuyển điệnáp xoay chiều U
2
thành điệnáp một
chiều có giá trị thay đổi nhấp nhô U
t
_ Trong các mạch chỉnh lu điệnáp hay dòng điệnra tải tuy có cực tính nhng
không thay đổi , nhng giá trị của chúng thay đổi theo thời gian một cách chu kì, gọi
là sự đập mạch của điệnáp hay dòng điệnsau chỉnh lu.
3
-Các phần tử dùng để chỉnh lu gọi là đặc tuyến Volf-ampe.Dòng điệnáp qua nó chỉ
có thể đi theo một chiều .Chỉnh lu này phổ biến dùng bằng vật liệu Silic. ở một số mạch có
công suất lớn hơn ,ngời ta dùng chỉnh lu bằng vật liệu Selen hoặcThỷritor.
-Trong mạch đang xét ta dùng chỉnh lu cầu (4 điot )để có đợc u thế hơn cả
.
1uF
BRIDGE
1to1
1k
Hình1: sơ đồ cầu chỉnh lu có bộ lọc bằng tụ
A:Nguyên lý hoạt động:
Tại một nửa chu kỳ của điệnáp thứ cấp U
2
một cặp van anot và catot mở cho dòng
một chiều ra tải .Cặp van còn lại khoá và hứng điệnáp ngợc cực đại có biên độU
2
.Trong
nửa chu kỳ còn lại ,cặp van mở ban đầu đóng và hai cặp van sau lại mở.;
Trong mạch chỉnh lu

2
1
chu kì thành phần môt chiều I
0
tăng gấp đôi so với mạch
chính
2
1
chu kì, thành phần sóng hài cơ bản (n = 1)bị triệt tiêu, chỉ còn các sóng hài từ bậc
n = 2 trở lên. Vậy mạch chỉnh lu hai
2
1
chu kì dã co tác dụng lọc bớt sóng hài.
Điệnáp vào và ra chỉnh lu:


i
t
= I
0
+ A
n
sinnwt + B
n
cosnwt
n=1 n=1
_Trong đó I
0
là thành phần một chiều và là tổng các sóng hài xoay chiều có
giá trị , pha và tần số khác nhau phụ thuộc vào loại mạch chỉnh lu. Vấn đề đặt ra là

phải lọc các sóng hài này này để cho i
t
đập mạch vì các sóng hài gây ra sự tiêu thụ
năng lợng vô ích và gây ra ra nhiễu cho sự việc làm việc của tải.
B: Dạng điệnáp chỉnh lu
U
2
4
U
2m
T/4 T/2 3T/4 T 5T/4 t
0
-U
2m
U
l
U
2m
= U
1m
t
0 T/4 T/2 3T/4 T 5T/4
-U
l
-Sơ đồ cầu u việt hơn sơ đồ cân bằng ở chỗ cuộn thứ cấp đợc sử dụng toàn bộ trong
hai nửa chu kỳ điệnáp vào và điệnáp ngợc đặt trên điôt .
_Vì có hai điot mắc nối tiếp luôn thờng trực nên điệnáp ra cực đại khi không tải nhỏ
hơn so với điệnáp trong sơ đồ cân bằng .
-Đặc tuyến của điot là một đờng gấp khúc.
i

D
a
b
U
D
Hình2: đồ thị điệnáp bộ chỉnh lu.

_ Ngời ta đã tính toán rằng khi chỉnh lu
2
1
chu kì K =1,58, khi chỉnh lu hai nửa
chu kì K = 0.667.
Để thực hiện nhiệm vụ lọc nói trên , bộ lọc sau đợc dùng cho mạch thiết kế của đề
C: Ưu điểm:
Sơ đồ cầu thờng dùng trong trờng hợp điệnáp xoay chiều tơng đối lớn . Tuy cũng là
sơ đồ chỉnh lu toàn sóng nhng nó u việt hơn sơ đồ cân bằng ở chỗ cuộn thứ cấp đợc sử dụng
toàn bộ trong hai nửa chu kỳ điệnáp vào và điệnáp ngợc đặt lên điốt trong trờng hợp này chỉ
bằng một nửa điệnáp ngợc đặt lên trong sơ đồ cân bằng . Điện áp ra cực đại khi không tải .
5