Tài liệu BÀI 1: MẠCH XÉN, MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP pptx

BÀI 1: MẠCH XÉN, MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP
I. Mục đích yêu cầu:
Khảo sát hoạt động của mạch xén, mạch ghim điện áp dùng diode, cấp sóng vào và khảo
sát dạng sóng ra sau khi bị xén hoặc ghim.
II. Tóm tắt lý thuyết:
1. Mạch xén:
- Mạch xén có nhiệm vụ chỉ cho một phần tín hiệu ngõ vào đưa đến ngõ ra.
- Trong bài thí nghiệm này ta thực hiện mạch xén dùng diode mắc theo kiểu song song, có
xén trên, xén dưới, và xén hai mức.
Sơ đồ mạch xén mắc kiểu song song :
-
+
R
+
-
V i n
D
V o u t
R t
E c

-
+
R
+
-
V i n
D
V o u t
R t
E c

E
c

≥
0
- Coi diode D là lý tưởng, V
D
= 0V
- Đối với mạch xén trên, khi V
in
< E
c
thì diode chưa được phân cực thuận, toàn bộ V
in
được đưa ra V
out
, khi V
in
> E
c
thì diode được phân cực thuận, điện áp ra V
out
= E
c
, ta nói tín
hiệu bị xén ở mức E
c
.
khi tín hiệu vào là sóng sin thì dạng sóng ra có dạng:

- Đối với mạch xén dưới, khi V
in
> – E
c
thì diode chưa được phân cực thuận, toàn bộ V
in
được đưa ra V
out
, khi V
in
< – E
c
thì diode được phân cực thuận, điện áp ra V
out
= – E
c
, ta nói
tín hiệu bị xén ở mức – E
c
.
Khi tín hiệu vào là sóng sin thì dạng sóng ra có dạng:
E
c
t
v
V
out
V
in
Trang :1

Mạch xén mức trên Mạch xén mức dưới
- Kết hợp hai mạch xén trên và dưới ta được mạch xén hai mức
D 1
-
D 2
V 2
++
V i n
V 1
R t
V o u t
-
R
2. Mạch ghim:
- Mạch ghim điện áp là mạch khôi phục thành phần một chiều của tín hiệu. Nó được dùng
để ổn định nền hoặc đỉnh của tín hiệu, ở một mức xác định nào đó.
- Có hai loại mạch ghim cơ bản là mạch ghim đỉnh trên và mạch ghim đỉnh dưới
-
D
E c
++
V i n
C
V o u t
-

-
D
E c
++

V i n
C
V o u t
-
- Coi diode như lý tưởng, V
D
= 0V

V
out
V
in
- E
c
V
t
V
1
V
out
V
in
- V
2
V
t
Trang :2
Mạch ghim đỉnh trên Mạch ghim đỉnh dưới
- Đối với mạch ghim đỉnh trên:
• Khi V

in
tăng từ 0 đến V
p
(giá trị đỉnh), thì tụ C được nạp đến giá trị V
C
= V
p
–
E
c
, diode D dẫn, V
out
= E
c
.
• Khi V
in
giảm từ V
p
về 0, điện áp đặt lên hai cực diode là V
in
– V
C
– E
c
mà
V
C
= V
p

– E
c
=> V
D
= V
in
– V
p
, vậy V
D
< 0 diode D tắt, V
out
= V
in
– V
C
, do đó V
out
giảm từ E
c
về (- V
p
+ E
c
).
• Khi V
in
giảm từ 0 về - V
p
, diode D vẫn phân cực ngược, tụ C vẫn chưa xả, V

out
=
V
in
– V
C
giảm từ (- V
p
+ E
c
) về (- 2V
p
+ E
c
).
• Khi V
in
tăng từ - V
p
đến 0, thì V
out
tăng từ (- 2V
p
+ E
c
) đến (- V
p
+ E
c
).

-
D
E c
++
V i n
C
V o u t
-

- Đối với mạch ghim đỉnh dưới(giải thích tương tự), có dạng sóng vào ra:
V
p
E
c
V
in
E
c
- V
p
+ E
c
V
out
Trang :3
-
D
E c
++
V i n

C
V o u t
-
Ta có thể thay đổi E
c
để ghim ở các mức mong muốn.
III. Dụng cụ thí nghiệm
• 1 FACET Base Unit. (Đế lắp mạch thí nghiệm).
• 1 SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL circuit board.
• 1 VOM.
• 1 Dao động ký.
• 1 Máy tạo sóng.
• Các dây nối và các connector.
VI. Tiến hành thí nghiệm
1. khảo sát mạch xén
sơ đồ mạch xén trên
V
p
- E
c
V
in
V
out
V
p
– E
c
2V
p

– E
c
– E
c
Trang :4
- Dùng máy tạo sóng, cấp sóng sin 20V
p-p
, tần số 1kHz, điều chỉnh nguồn dương trên
Base unit để đưa V
1
về 0V.
- Dùng kênh 2 của dao động ký, đo dạng sóng trên 2 đầu điện trở R
2
thì thu được sóng
sin bị xén ở mức trên
0.6V là điện áp phân cực thuận của diode CR1. khi áp vào vượt quá 0.6V thì diode
dẫn, ghim mức áp ra ở 0.6V.
Sơ đồ mạch xén dưới
- Làm tương tự các bước như trên.
- Thu được dạng sóng ra ở 2 đầu R
2
là sóng sin bị xén ở mức dưới
khi áp vào nhỏ hơn - 0.6V thì diode dẫn, ghim mức áp ra ở - 0.6V.
sơ đồ mạch xén 2 mức
- Quan sát dạng sóng, ta thấy dạng sóng ra có dạng sóng vuông, 0.6V
p-p
0.6V
V
t
-0.6V

V
t
Trang :5
khi áp vào nhỏ hơn - 0.6V thì diode CR2 dẫn, ghim mức áp ra ở - 0.6V, khi áp vào lớn hơn
0.6V thì diode CR1 dẫn, ghim mức áp ra ở 0.6V.
- Điều chỉnh V
1
= 2V, V
2
= 0V thì mức xén trên tăng lên 2.6 V
- Điều chỉnh V
1
= 0V, V
2
= -2V thì mức xén dưới giảm xuống 2.6 V
2. khảo sát mạch ghim:
Sơ đồ mạch ghim đỉnh trên
- Dùng máy tạo sóng, cấp sóng vuông 10V
p-p
, tần số
1kHz, điều chỉnh nguồn dương trên Base unit để đưa V
1

về 0V.
- Dùng kênh 2 của dao động ký, đo dạng sóng ra thu được điện áp ghim đỉnh trên ở
mức 0,6V
- Điều chỉnh V
1
= 3V, thì thu được điện áp ghim đỉnh trên ở mức 3.6V
Sơ đồ mạch ghim đỉnh dưới

-0.6V
V
t
-0.6V
-9.4V
0.6V
t
V
Trang :6