Bài giảng kỹ thuật điện tử chương 6 lý chí thông

19-Feb-11

Chương 6

CÁC MẠCH XUNG
I. MẠCH LỌC RC
+
v i = v C + v R (1)
vi
dv
dv
dv
⇒ i = C+ R
dt
dt
dt
dv C
dv C i
Mà: i = C
⇒
=
dt
dt
C
vR
dv C v R
Mặc khác:
i=
⇒
=
R

dt
RC
dv i dv R v R
=
+
(1) ⇒
dt
dt
RC

q
+

C
i

R

Đây là phương trình vi phân đối với vR, khi RC rất nhỏ sẽ có
nghiệm gần đúng:
dv
τ = RC: thời hằng
v R (t ) = τ i

dt

vo
-

1

Phương trình (1) có thể viết dưới dạng:

v i = iR + v C
Mà:

i=C

dv C
dv
⇒ v i = RC C + v C
dt
dt

Đây là phương trình tích phân đối với vC, khi RC rất lớn sẽ có
nghiệm gần đúng:

v C (t ) =

1
v i dt
τ∫

τ = RC: thời hằng
2

1


19-Feb-11

v

* Đáp ứng của mạch lọc thông cao
a. Ngõ vào là điện áp bước

v

i

E

vi

 − 0 khi t < 0
= 
 − E khi t ≥ 0

t

Điện áp ra sẽ có dạng:

v o = v R = E .e

−

t
τ

Với: τ = RC

Sau khoảng thời gian 3ττ được gọi là thời gian quá độ: ngõ
ra đạt khoảng 95% giá trị cuối cùng.
Tần số cắt thấp:

t
−
vo
= e τ = e− x
E

f1 =

1
2 π RC

vo
= 1
E

Đáp ứng điện áp bước của mạch RC thông cao

3

vo
E

4

2

19-Feb-11

b. Ngõ vào là xung vuông
 − 0
vi = 
 − V

khi

t < 0, t > t p

khi

0 ≤ t ≤ tp

Với tp: độ rộng xung
Có thể phân tích vi thành
tổng của 2 điện áp bước:
- Một điện áp là +V tại t = 0.
- Một điện áp là –V tại t = tp.

5

Ta có thể phân tích đáp ứng của ngõ ra theo 2 khoảng thời
gian:
* 0 ≤ t ≤ tp:
Ngõ ra chỉ có tác động của một điện áp bước với biên độ +V.

v o = V .e

−

tp
τ

* t > tp:
Ngõ ra sẽ là tổng đáp ứng của 2 điện áp bước: +V và -V

v o = V .e

−

tp
τ

− V .e

−

t−tp
τ

 − tp
 − t −tp
τ
= V  e − 1 .e τ





6

3


19-Feb-11

Đáp ứng xung vuông của mạch RC thông cao

7

c. Ngõ vào là chuỗi xung vuông (sóng vuông)

Có thể xem vi là một dạng sóng tuần hoàn với chu kỳ:
T = T1 + T2
8

4


19-Feb-11

Dạng sóng ở ngõ ra có các tính chất sau:
- Mức DC của tín hiệu ra luôn bằng 0 và bao gồm 2 phần
dương và âm có điện tích bằng nhau.
- Khi có một biến đổi điện áp là V ở ngõ vào thì ngõ ra cũng
biến đổi một lượng V và cùng hướng với ngõ vào.
- Trong một khoảng thời gian xác định bất kỳ, nếu ngõ vào là 1
hằng số, ngõ ra sẽ luôn suy giảm về không theo hàm mũ.

9

* Trường hợp T1>> τ

10

5


19-Feb-11

* Trường hợp T1 << τ

V1 .e

−

t
τ

V 2 .e

−

( t − T1 )
τ
11

* Đáp ứng của mạch lọc thông thấp

a. Ngõ vào là điện áp bước

v

i

 − 0 khi t < 0
= 
 − E khi t ≥ 0

Điện áp ra sẽ có dạng:

vo = vC

t
−

τ
= E . 1 − e







Với: τ = RC

12

6


19-Feb-11

Thời gian lên tr: khoảng thời gian mà điện áp ra đạt 90% giá
trị cuối cùng.
2 .2
0 .35
=
t r = 2 .2 τ = 2 .2 RC =
2 πf 2
f2
1
Tần số cắt cao: f 2 =
13
2 π RC

b. Ngõ vào là xung vuông:
Đáp ứng ở ngõ ra:
- Ở thời điểm nhỏ hơn độ rộng xung thì mạch giống với
trường hợp ngõ vào là điện áp bước.
- Sau khi đạt giá trị là Vp, ngõ ra sẽ giảm dần về giá trị 0.

14

7


19-Feb-11

Để giảm tối thiểu sự méo dạng ở ngõ ra:
- Chọn thời gian lên phải đủ nhỏ khi so sánh với độ rộng
xung.
- Chọn f2 = 1 / tp ⇒ tr = 0.35 tp.

15

c. Ngõ vào là chuỗi xung vuông (sóng vuông):
Dạng sóng ở ngõ ra sẽ phụ thuộc vào giá trị của τ và độ rộng xung tp.

Sóng ngõ vào

τ nhỏ nhất

τ bình thường

τ lớn nhất

16

8


19-Feb-11

II. MẠCH XÉN
- Mạch xén còn gọi là mạch giới hạn biên độ tín hiệu.
- Tín hiệu ra vo luôn tỉ lệ với tín hiệu vào vi khi vi chưa vượt
quá một giá trị ngưỡng cho trước VR. Ngược lại, nếu vượt quá

ngưỡng vo luôn giữ giá trị không đổi.
- Các linh kiện tích cực được sử dụng trong mạch xén thường
là diode, transistor, đèn điện tử…
Mạch xén dùng diode
- Tùy theo cách mắc diode nối tiếp hay song song với tải,
người ta phân biệt thành mạch xén nối tiếp hay xén song song.
- Cũng có thể phân loại theo chức năng: xén ở mức trên hay
xén ở mức dưới.
17

* Mạch xén ở mức trên

vi

vo

Xét hoạt động của mạch xén song song trên:
- Khi vi < VR: diode tắt ⇒ vo = vi.
- Ngược lại, diode dẫn ⇒ vo = vR.
(Xem diode lý tưởng: Vγγ = 0)
Đối với mạch xén nối tiếp cũng thực hiện chức năng xén
18
trên nhưng hoạt động khác với mạch xén song song.

9


19-Feb-11

Dạng sóng ở ngõ ra và đặc tuyến truyền đạt của mạch

vo
VR
vi
VR

19

* Mạch xén ở mức dưới

Hoạt động của 2 mạch xén này được giải thích một cách tương
tự.

vo

VR
vi
VR

20

10