¦ NG: NGUYÊN LÝ , Ê N T ð 2 · PDF file2.2.3. Các ch Í tiêu c k b §n c ëa dao ÿ Ýng ÿã ÿL Åu biên.....34 2.2.4 Ph m kng pháp tính toán m ¥ch ÿL Åu biên

1

I H C THÁI NGUYÊNKHOA CÔNG NGH THÔNG TIN

~~~~~***~~~~~

BÀI GI NG:

NGUYÊN LÝ N T 2

Ng i biên so n : ThS. V Chi n Th ng.

2

M C L C

C L C ................................................................................................................................. 1CH NG 1: CÁC M CH T O QUAN H HÀM S DÙNG KHU CH I THU T TOÁN41.1. Khái ni m chung.................................................................................................................. 41.2. Các m ch tính toán và u khi n tuy n tính ........................................................................ 4

1.2.1. M ch c ng o.............................................................................................................. 41.2.2. M ch tr ....................................................................................................................... 51.2.3. M ch tích phân o....................................................................................................... 61.2.4. M ch tích phân t ng...................................................................................................... 71.2.5. M ch tích phân hi u...................................................................................................... 71.2.6. M ch vi phân ................................................................................................................ 8

1.3. Các m ch khu ch i và tính toán phi tuy n liên t c ............................................................ 91.3.1. T o quan h hàm s có d ng c tuy n c a ph n t phi tuy n. ..................................... 91.3.2. T o quan h hàm i c a d ng c tuy n volt-ampe c a ph n t phi tuy n.................. 101.3.3. M ch khu ch i Loga ................................................................................................ 101.3.4. M ch khu ch i i Loga .......................................................................................... 121.3.5. M ch nhân dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Loga .......................................... 121.3.6. M ch l y th a b c hai ................................................................................................. 131.3.7. M ch chia theo nguyên t c nhân o ........................................................................... 141.3.8. M ch chia dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Loga: .......................................... 151.3.9. M ch khai c n............................................................................................................. 15

1.4. Các m ch phi tuy n không liên t c..................................................................................... 171.4.1. M ch t o hàm ch nh l u h n ch : ................................................................................ 171.4.2. M ch so sánh t ng t ................................................................................................ 22

Ch ng 2: U CH .............................................................................................................. 312.1. nh ngh a ......................................................................................................................... 312.2. u biên ........................................................................................................................... 31

2.2.1. nh ngh a .................................................................................................................. 312.2.2. u biên thông th ng.............................................................................................. 312.2.3. Các ch tiêu c b n c a dao ng ã u biên............................................................ 342.2.4 Ph ng pháp tính toán m ch u biên : ...................................................................... 362.2.5. Các m ch u biên c th :........................................................................................ 402.2.6. u ch n biên ....................................................................................................... 45

2.3. Gi i u biên .................................................................................................................... 532.3.1. Gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng ...................................................... 532.3.2 Gi i u ch n biên: ............................................................................................... 55

2.4. u t n và u pha .......................................................................................................... 562.5. Gi i u t n. ..................................................................................................................... 60

2.5.1. Nguyên lý chung......................................................................................................... 602.5.2. Các m ch gi i ch t n s ............................................................................................. 60

Ch ng 3: I T N................................................................................................................ 633.1. nh ngh a ......................................................................................................................... 63

3.1.1. t v n :.................................................................................................................. 633.1.2. Khái ni m: .................................................................................................................. 64

3.2. Nguyên lý i t n: ............................................................................................................. 653.2.1. S kh i và nguyên lý làm vi c:............................................................................... 653.2.2. Nhi u sinh ra c a b tr n t n và cách kh c ph c.......................................................... 673.2.3 Thu i t n trong 1 d i t n r ng ................................................................................... 703.2.4 i t n th c hi n i b ng t n s ............................................................................ 70

3

3.3. M ch i t n dùng Diode.................................................................................................. 713.3.1. M ch i t n n ........................................................................................................ 713.3.2. M ch i t n cân b ng ................................................................................................ 714.4.3. M ch i t n vòng ...................................................................................................... 723.3.2 M ch i t n dùng Transistor ....................................................................................... 73

CH NG 4: CHUY N I AD VÀ DA................................................................................ 764.1. C s lý thuy t................................................................................................................... 764.2. Các thông s c b n........................................................................................................... 784.3. Nguyên t c làm vi c c a ADC........................................................................................... 794.4. Các ph ng pháp chuy n i t ng t - s ........................................................................ 80

4.4.1 Phân lo i ...................................................................................................................... 804.4.2. Chuy n i AD theo ph ng pháp song song.............................................................. 814.4.3. Chuy n i AD n i ti p .............................................................................................. 824.4.4. Chuy n i AD theo ph ng pháp k t h p.................................................................. 834.4.5. Chuy n i AD n i ti p dùng vòng h i ti p................................................................. 844.4.6. Chuy n i AD theo ph ng pháp tich phân n gi n:................................................ 854.4.7. Chuy n i AD theo ph ng pháp tích phân hai s n d c .......................................... 88

4.5. Các ph ng pháp chuy n i s - t ng t ........................................................................ 924.5.1. Chuy n i DA b ng ph ng pháp n tr b c thang................................................. 934.5.2. Ph ng pháp m ng n tr : ....................................................................................... 944.5.3. Ph ng pháp Shanon – Rack:...................................................................................... 97

Ch ng 5: NGU N CUNG C P ........................................................................................... 1015.1. Khái ni m chung.............................................................................................................. 101

5.1.1. t v n ................................................................................................................. 1015.1.2. Thông s ngu n cung c p.......................................................................................... 101

5.2. Ngu n ch nh l u n gi n................................................................................................ 1035.2.1. S kh i................................................................................................................. 1035.2.2. Bi n áp...................................................................................................................... 1035.2.3. Ch nh l u .................................................................................................................. 1045.2.4. L c ........................................................................................................................... 1055.2.5. Các b ch nh l u b i áp............................................................................................. 106

5.3. n áp:.............................................................................................................................. 1075.3.1. t v n :................................................................................................................ 1075.3.2. n áp thông s :......................................................................................................... 1075.3.3. n áp so sánh:........................................................................................................... 108

5.4. n áp xung: ..................................................................................................................... 1135.5. Các vi m ch n áp: .......................................................................................................... 114TÀI LI U THAM KH O ...................................................................................................... 118

4

CH NG 1: CÁC M CH T O QUAN H HÀM S DÙNG KHU CH ITHU T TOÁN

Ch ng này nh m gi i thi u vi c ng d ng m ch khu ch i thu t toán (K TT)

trong các m ch t o quan h hàm s . Kh o sát các m ch khu ch i loga và i loga, khai

n, bình ph ng, m ch nhân, m ch chia, m ch ch nh l u h n ch , m ch t o hàm so sánh

1.1. Khái ni m chungHi n nay, các b khu ch i thu t toán (K TT) óng vai trò quan tr ng và c ng

d ng r ng rãi trong k thu t khu ch i, tính toán, u khi n, t o hàm, t o tín hi u hình

sin và xung, s d ng trong n áp và các b l c tích c c... Trong k thu t m ch t ng t ,

các m ch tính toán và i u khi n c xây d ng ch y u d a trên b TT. Khi thay

i các linh ki n m c trong m ch h i ti p ta s có c các m ch tính toán và i u khi n

khác nhau.

Có 2 d ng m ch tính toán và i u khi n: Tuy n tính và phi tuy n.

Tuy n tính: có trong m ch h i ti p các linh ki n có hàm truy n t tuy n tính.

Phi tuy n: có trong m ch h i ti p các linh ki n có hàm truy n phi tuy n tính.

V m t k thu t, t o hàm phi tuy n có th d a vào m t trong các nguyên t c sau ây :

1. Quan h phi tuy n Volt - Ampe c a m t ghép pn c a diode ho c BJT khi phân c c

thu n (m ch khu ch i loga)

2. Quan h phi tuy n gi a d c c a c tuy n BJT l ng c c và dòng Emit (m ch

nhân t ng t ).

3. Làm g n úng c tuy n phi tuy n b ng nh ng n th ng g p khúc (các m ch t o

hàm dùng diode).

4. Thay i c c tính c a n áp t vào phân t tích c c làm cho dòng i n ra thay i

(khoá diode, khoá transistor).

1.2. Các m ch tính toán và i u khi n tuy n tính

1.2.1. M ch c ng o

5

Hình 1.1. S m ch c ng o

Áp d ng quy t c dòng i n nút cho N ta có:

1.2.2. M ch tr

Hình 1.2. S m ch tr

R1 = RN/a

R2 = RP/a

i n áp c a vào thu n:

i n áp c a vào o:

Vì:

N u RN = RP:

6

1.2.3. M ch tích phân o

Hình 1.3.a. S m ch tích phân o

Ph ng trình dòng i n nút t i N:

i1 + iC = 0

Hay:

Suy ra:

=> i n áp ra t l v i tích phân n áp vào.

Th ng ch n h ng s th i gian = RC = 1s. Vout(t=0) là i u ki n u, không ph thu c

vào i n áp vào Vin1.

N u Vin1 là i n áp xoay chi u hình sin: vin1 = Vin1 sin t thì:

=> Biên n áp ra t l ngh ch v i t n s . c tuy n biên - t n s c a m ch tích

phân f( ) có d c -20dB/decade:

M ch c g i là m ch tích phân trong m t ph m vi t n s nào ó n u trong ph m vi t n

s ó c tuy n biên - t n c a nó gi m v i d c 20dB/decade. gi m nh h ng c a

dòng t nh It và i n áp l ch không có th gây sai s áng k cho m ch tích phân, c a

thu n c a b K TT ng i ta m c thêm m t n tr thay i c R1 và n i xu ng

masse.

7

Hình 1.3.b M ch tích phân o có bi n tr R1 bù dòng l ch không

i u ch nh R1 sao cho R1 R thì gi m c tác d ng c a dòng i n l ch không I0 = IP –

IN và i n áp l ch không V0 = VP – VN (khi Vout = 0)

1.2.4. M ch tích phân t ng

Hình 1.4. S m ch tích phân t ng

Dùng ph ng pháp x p ch ng và vi t ph ng trình dòng i n nút i v i nút N ta tìm

c:

1.2.5. M ch tích phân hi u

Hình 1.5. M ch tích phân hi u

8

Vi t ph ng trình i v i nút N:

i v i nút P:

Bi n i và cho VN = VP, R1CN = R2CP = RC

Suy ra:

1.2.6. M ch vi phân

Hình 1.6. S m ch vi phân

Ta có:

Gi thi t: vin1 = Vin1 sin t

9

H s khu ch i c a mach:

K’ t ng theo t n s và th bode có d c 20dB/decade.

V y : M ch c g i là m ch vi phân trong m t ph m vi t n s nào ó n u trong ph m vi

t n s ó c tuy n biên - t n c a nó t ng v i d c 20dB/decade.

1.3. Các m ch khu ch i và tính toán phi tuy n liên t c

1.3.1. T o quan h hàm s có d ng c tuy n c a ph n t phi tuy n.Gi s ta có m t ph n t tuy n tính trong ó nó có c tuy n:

( )I f v= Dòng i n qua diode và i n áp t lên diode có quan h :

D0

T

vexpvDi I

=

Hình 1.7. M ch t o quan h hàm s có d ng c tuy n c a ph n t phi tuy n

Ta có: Vh = VP – VN

Mà do K TT lý t ng nên: VP = VN

VP = 0VP = VN = 0

Lúc ó i n tr vào nó vô cùng l n, và dòng vào K TT vô cùng bé: IN = 0.

Mà: VN = Vht +Vout = 0

( )( )

..

.

out ht ht ht

out ht

out ht

out in ht

V V I RV I RV f v R

V f V R

⇒ = − = −⇒ = −

⇒ = −

⇒ = −

10

1.3.2. T o quan h hàm i c a d ng c tuy n volt-ampe c a ph n t phi tuy n.Gi s ta có m t ph n t tuy n tính trong ó nó có c tuy n:

( )v f I= Ta có: h P NV V V= −

Mà do K TT lý t ng nên:P NV V=

00

P

P N

VV V=

⇒ = =Lúc ó i n tr vào nó vô cùng l n, và dòng vào K TT vô cùng bé: 0NI = .Do ó: ( )htI I f v= =

( )10N ht out outV V V V V f I−= + = ⇒ = − =

Mà: in N in

N N

V V VIR R−

= =

1 inout

N

VV fR

− ⇒ = −

1.3.3. M ch khu ch i Loga

Hình 1.8.a S m ch khu ch i Loga dùng Diode

t o m ch khu ch i loga, m c diode ho c BJT m ch h i ti p c a b K TT. M ch

i n dùng diode (1.8.a.) có th làm vi c t t v i dòng i n I n m trong kho ng nA –› mA.

Dòng i n qua diode và i n áp t lên diode có quan h :

Trong ó:

ID, vD : dòng i n qua diode và i p áp t lên diode.

11

I0: dòng i n ban u, có tr s b ng dòng qua diode ng v i n áp ng c cho

phép.

VT : i n áp nhi t. nhi t bình th ng thì VT= 26mV

Hình 1.8.b. S m ch khu ch i Loga dùng BJT.

M ch (1.8.b) làm vi c t t v i dòng i n trong kho ng pA –› mA

Dòng Colect iC ph thu c vào i n áp Baz – Emit theo quan h :

Trong ó:

AN: h s khu ch i dòng i n khi m c Baz chung (BC)

IEbh: là dòng i n emit tr ng thái bão hòa.

Khi :

Ta có :

Mà Vout = -VBE và iC = Vin/R

Nh n xét :

- M ch ch làm vi c v i n áp vào d ng (do m i n i p-n).

- Mu n làm vi c v i n áp âm ta thay BJT npn b ng BJT pnp.

12

1.3.4. M ch khu ch i i Loga

Hình 1.9.a S m ch khu ch i i Loga dùng Diode

Vì :

Hình 1.9.b S m ch khu ch i i Loga dùng Transitor

Do VBE = -Vin :

1.3.5. M ch nhân dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Logaa, S kh i

Hình 1.10. M ch nhân dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Loga

13

Các m ch khu ch i loga và i loga có th dùng m ch nh ã xét m c trên.

Coi m ch t ng có th dùng m t khu ch i t ng K TT. M ch ch làm vi c c v i các

tín hi u vx, vy > 0 (do tính ch t hàm loga). M ch nhân 4200 là m t trong nh ng m ch tiêu

bi u c ch t o theo nguyên t c này.

A = K1ln(Vx/K2)

B = K1ln(Vy/K2)

C = A+ B = K1ln(VxVy/K22)

C = ln(VxVy/K22)

zV = K3VxVy/K22

b)S nguyên lý

Vout

Vin2

Vin1

D3

D2

D1

R6R5

R4

R3

R2

R1

Hình 1.11. S nguyên lý m ch nhân

1.3.6. M ch l y th a b c haiu hai u vào c a m ch nhân v i nhau ta s có m ch l y th a:

Hình 1.12. S m ch l y th a b c hai

Lúc này vx = vy => vz = K.vx2

Gi s n áp vào có d ng sin: vx = Vcos t

Thì i n áp ra:

14

=> Có th dùng m ch l y th a b c hai th c hi n nhân ôi t n s .

1.3.7. M ch chia theo nguyên t c nhân oa, M ch chia thu n

Hình 1.13. S m ch chia thu n

Ta có:

b, M ch chia o

Hình 1.14. S m ch chia o

Ph ng trình cân b ng dòng t i N:

15

1.3.8. M ch chia dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Loga:

Hình 1.15. M ch chia dùng nguyên t Loga và i Loga

Hình 1.18 M ch chia t ng t dùng nguyên t c khu ch i Loga và i Loga

b) S nguyên lý:

R7

Vout

Vin2

Vin1

D3

D2

D1

R6R5

R4

R3

R2

R1

Hình 1.16. nguyên lý m ch chia dùng nguyên t c loga và i loga

1.3.9. M ch khai c nM ch khai c n c th c hi n b ng cách m c vào m ch h i ti p c a b K TT m t m ch

l y th a.

16

Hình 1.17.a M ch khai c n o

Dùng ph ng pháp x p ch ng ta có:

Do:

Hình 1.17.b M ch khai c n thu n

Ta có: Vz = VN

Mà:

M ch n hình 1.17.a ch làm vi c v i n áp vào vZ < 0, còn m ch n hình 1.17.b thì

vZ > 0. Trong tr ng h p ng c l i thì m ch s có h i ti p d ng làm m ch b k t.

17

ng n ng a ng i ta m c thêm diode (m i m ch m t diode) u ra c a b TT nh

hình v .

1.4. Các m ch phi tuy n không liên t c

1.4.1. M ch t o hàm ch nh l u h n ch :1.4.1.1. t v n :

Xét m ch ch nh l u dùng diode :

VoutVin

R

D

Hình 1.18. M ch ch nh l u dùng D

M ch này có h n ch là n u nh yêu c u ch nh l u tín hi u vào c mV thì m ch không

th c hi n c. Vì v y ta k t h p v i m ch K TT có ng c tuy n nh sau:

Hình 1.19. Ch nh l u v i tín hi u nh

Khi ng c tuy n qua g c t a g i là m ch h n ch m c 0. Còn không qua g c

t a g i là m ch h n ch khác m c 0.

1.4.1.2. Ch nh l u h n ch m t Diode:

18

Hình 1.20. S m ch ch nh l u h n ch 1 Diode

- Khi Vin < 0 → Va <0 thì D t t → Vout = 0

- Khi Vin > 0 → Va >0 thì D thông → Vout = Va − VDthông

Va= K0Vh

Mà: Vh = VP − VN

⇒ Va = K0 ( VP – VN )

⇒ Va = K0 ( Vin – Vout )

→ K0 ( Vin – Vout ) = Va + VDthông

⇒ 0out

0 01 1Dthong

in

VKV VK K

= −+ +

V i 0K >> và DthongV <<

⇒ out inV V≈

Hình 1.21. ng d ng ch nh l u h n ch m c 0 dùng 1D.

Nh n xét:

- Do ng c tuy n truy n t qua g c t a nên m ch có th ch nh l u c

khi tín hi u vào nh .

19

- M ch trên là m ch h n ch d i. có m ch h n ch trên ta o chi u Diode.

1.4.1.3. M ch ch nh l u h n ch 2 Diode.

Hình 1.22. S m ch ch nh l u h n ch 2 Diode

- Khi Vin > 0 →Va<0 thì D1 thông, D2 t t ⇒ 0outV =

- Khi Vin < 0 →Va>0 thì D1 t t, D2 thông

Va =K0(VP – VN)= - K0VN = VDthong + Vout .

Áp d ng nguyên lý x p ch ng :2 1

1 2 1 2N in out

R RV V VR R R R

= ++ +

2 1

1 2 1 2 0

Dthong outin out

V VR RV VR R R R K

+⇒ + = −

+ +

1 2

1 2 0 1 2 0

1 Dthongout in

VR RV VR R K R R K

− ⇒ + = + +

V i 0K >> , DthongV <<

2

1out in

RV VR

⇒ = −

20

Hình 1.23. ng d ng c a m ch ch nh l u h n ch m c 0 dùng 2 D.

Nh n xét:

- ng c tuy n truy n t i qua g c t a nên ta có th th c hi n ch nh l u

c các tín hi u nh

- M ch ch nh l u nh hình v trên là ch nh l u h n ch trên m c 0. Mu n có m ch

ch nh l u h n ch d i m c 0 ta ch vi c i chi u 2diode.

- N u R1 = R2 thì biên tín hi u ra = biên tín hi u vào.

- N u R1 > R2 thì biên tín hi u vào > biên tín hi u ra.

- N u R1 < R2 thì biên tín hi u vào < biên tín hi u ra.

1.4.1.4. M ch ch nh l u h n ch khác m c 0:

Hình 1.24. S m ch ch nh l u h n ch khác m c 0

- Khi Vin > E0à Vh < 0à Va = K0Vh < 0 → D1 thông, D2 t t

- Khi Vin < E0à Vh > 0à Va = K0Vh > 0 → D1 t t, D2 thông

21

( )0 0a Dthong out NV V V K E V= + = −

2

1 2N in

RV VR R

=+

+ 1

1 2out

RVR R+

( 2 10 0

1 2 1 2Dthong out in out

R RV V K E V VR R R R

+ = − − + +

2 10

0 1 2 1 2

Dthong outin out

o

V V R RE V VK K R R R R

+ = − −+ +

V i K0 c4 510 10÷

1 2 20

1 1

2 20

1 1

1

out in

in

R R RV E VR R

R RV ER R

+= −

= − + +

Hình 1.25. ng d ng c a m ch ch nh l u h n ch khác m c 0.

1.4.1.5. ng d ng c a m ch ch nh l u h n ch

M ch ch nh l u h n ch 1 ho c 2 diode ch nh l u h n ch 2 n a chu k i v i tín

hi u nh .

V i m ch h n ch 1 diode

22

Hình 1.26. M ch ch nh l u v i tín hi u vào nh dùng m ch h n ch 1D

V i m ch h n ch 2 diode

Hình 1.27. M ch ch nh l u v i tín hi u vào nh dùng m ch h n ch 2D

1.4.2. M ch so sánh t ng tM ch so sánh t ng t có nhi m v so sánh m t i n áp vào Vin v i m t n áp chu n

Vch. Tín hi u vào d ng t ng t s c bi n thành tín hi u ra d i d ng mã nh phân.

Ngh a là u ra ho c m c th p (L) ho c m c cao (H). Nó là m ch ghép n i gi a

ANALOG và DIGITAL.

c m: Phân bi t gi a b K TT thông th ng v i b so sánh chuyên d ng (mà th c

ch t c ng là m t b K TT).

- B so sánh có t c áp ng cao h n th i gian xác l p và ph c h i nh .

- Là K TT làm vi c tr ng thái bão hòa nên m c ra th p (L) và m c ra cao (H) c a nó

là m c d ng và m c âm c a ngu n. Các m c này ph i t ng ng v i m c logic.

Hình 1.28. M ch so sánh và c tuy n vào ra

23

1.4.2.1. B so sánh không có tr

a) Vin, E0 a vào 2 c a khác nhau c a K TT

Vin a vào c a thu n:

(a) (b)Hình 1.29. Vin a vào c a thu n, Eo a vào c a o c a K TT

- Khi Vin < E0 → Vh < 0⇒ Vout = VrL

- Khi Vin > E0 → Vh > 0

⇒ Vout = VrH

Vin a vào c a o:

Hình 1.30. Vin a vào c a o, Eo a vào c a thu n c a K TT

- Khi Vin < E0 → Vh < 0

⇒ Vout = VrH

- Khi Vin > E0 → Vh > 0

⇒ Vout = VrL

b) Vin, E0 a vào cùng 1 c a c a K TT:

Vin a vào c a thu n:

24

Eo

R2 Vout

Vin

R1

Hình 1.31. Vin, E0 cùng a vào c a thu n c a K TT

- T i c a o

NV = 0- T i c a thu n

20

1 2P

RV ER R

=+ +

1

1 2in

RVR R+

V i K TT lý t ng

Ta cân b ng: in SSV V=

→2

01 2

RER R+

1

1 2SS

RVR R

++ = 0

→ SSV = 0 2

1

0E RR

− <

- Khi Vin > Vss → Vh > 0 → Vout = VrH

- Khi Vin < Vss → Vh < 0 → Vout = VrL

- Khi Vin = Vss → Vh = 0 (chuy n tr ng thái)

Hình 1.32. ng c tuy n so sánh

Vin a vào c a o:

25

Eo

R2 Vout

Vin

R1

Hình 1.33. Vin và Eo cùng a vào c a o c a K TT

- T i c a thu n VP = 0

- T i c a o

NV = 20

1 2

RER R+

+ 1

1 2in

RVR R+

V i K TT lý t ng

VN = VP

Ta cân b ng: VN v i VP , in SSV V=

→ 20

1 2

RER R+

+ 1

1 2SS

RVR R+

= 0

→ SSV = − 20

1

RER

0<

− Khi Vin > Vss → Vh < 0 → Vout = VrL

− Khi Vin < Vss → Vh > 0 → Vout = VrH

− Khi Vin = Vss → Vh = 0 (chuy n tr ng thái)

Hình 1.34. c tuy n so sánh

Nh n xét: Khi Vin, E0 a vào cùng 1 c a, c a kia n i t thì Vss ng c d u v i E0 và ph

thu c vào t s gi a 2 n tr .

c) H n h p:

26

Hình 1.35. Vin và Eo a vào 2 c a c a K TT

- T i c a o

VN = E02- T i c a thu n

201

1 2

RRPV E

R=

+1

1 2in

RVR R

++

V i K TT lý t ng

VP = VN

Ta cân b ng: VN = VP, v i Vin = Vss

⇒2

02 011 2

RE ER R

=+

1

1 2SS

RVR R

++

⇒ Vss =1

201

1

202 )1(

RRE

RRE −+

- Khi Vin > Vss → Vh > 0 → Vout = VrH

- Khi Vin < Vss → Vh < 0 → Vout = VrL

- Khi Vin = Vss → Vh = 0 (chuy n tr ng thái)

Nh n xét:

- Khi E02 = 0

201

1SS

RV ER

= −

=> Chuy n v tr ng h p b

- Khi R1 = → Vss = E01

=> Chuy n v tr ng h p a

1.4.2.2. M ch so sánh có tr :

t o m ch so sánh có tr ta dùng h i ti p d ng

a) Vin c a vào c a thu n:

27

Hình 1.36. Vin a vào c a thu n- T i c a o

VN = E0

- T i c a thu n

2 1

1 2 1 2P in out

R RV V VR R R R

= ++ +

Gi s ban u Vin nh làm cho 0P N hV V V< → < à Vout = VrL

Khi Vin ng d n →VP t ng d n

Khi Vin = VSS1 → VP = VN → Vh = 0 (chuy n tr ng thái)

2 10 1

1 2 1 2SS rL

R RE V VR R R R

= ++ +

→1 1

1 02 2

1SS rLR RV E VR R

= + −

Hình 1.37. c tuy n so sánh

Khi Vin ti p t c t ng ⇒ Vout = VrH

Gi s Vin l n → VP > VN → Vh > 0 → Vout = VrH

Khi Vin gi m d n → VP gi m d n, cho n khi Vin = VSS2

→ VP = VN (chuy n tr ng thái )2 1

0 21 2 1 2

SS rHR RE V V

R R R R= + =

+ +

28

1 12 0

2 2

1SS rHR RV E VR R

⇒ = + −

rH rLV V= −

Khi Vin ti p t c gi m → Vh < 0 → Vout = VrL

11 2

2

2tre SS SS rHRV V V VR

= − =

Nh n xét: N u 1R = thì m t h i ti p d ng → Vtre = 0

b) Vin c a vào c a o:

R2

R1

VoutVin

Hình 1.38. M ch so sánh có tr khi Vin a vào c a o.

T i c a thu n

1

1 2P out

RV VR R

=+

T i c a o

N inV V=Gi s Vin r t nh sao cho:

VN < VP (Vh > 0) => Vout = VrH

Khi Vin t ng d n 1in SSV V= sao cho ( 0)P N hV V V= =→ chuy n tr ng thái ( )rH rLV V→

Ta cân b ng P NV V= sao cho 1,in SS out rHV V V V= =

11

1 2SS rH

RV VR R

⇒ =+

Gi s inV l n ( )N PV V>

0h P N

out rL

V V VV V

→ = − <

→ =Khi Vin gi m 2in SSV V→ = sao cho 0P N hV V V= − =

→ chuy n tr ng thái (VrH → VrL)Ta cân b ng P NV V= sao cho 2 ,in SS out rLV V V V= =

29

1 12 SS1

1 2 1 2

0SS rL rHR RV V V V

R R R R⇒ = = − = − <

+ +Nh n xét:

- Khi R1=0 ho c R2 = so sánh có tr tr thành so sánh không có tr

1 2 0SS SSV V= =

- Do a vào c a o nên quan h so sánh là ngh ch bi n

- N u ta t thêm i n áp 1 chi u vào c a P và c a N thì c tuy n so sánh tr s

di chuy n trên tr c hoành f1 kho ng t ng ng

1 2

1 11

2 2

1 .

in o ch oN

in ch o N

V V V V IR R

R RV V V I RR R

− −+ =

⇒ = − + + +

1.4.2.3. ng d ng c a m ch so sánh.

M ch t o tr quan h so sánh dùng bi n d ng tín hi u b t k thành xung vuông.

a) V i so sánh không có tr :

Hình 1.39. ng d ng c a m ch so sánh không có tr

b) V i so sánh có tr :

30

Hình 1.40. ng d ng c a m ch so sánh có tr

31

Ch ng 2: I U CH

2.1. nh ngh ai u ch là quá trình ghi tin t c vào 1 dao ng cao t n chuy n i xa nh bi n i m t

thông s nào ó (ví d : biên , t n s , góc pha, r ng xung...) Tin t c g i là tín hi u

i u ch , dao ng cao t n g i là t i tin. Dao ng cao t n mang tin t c g i là dao ng

cao t n ã i u ch .

M c ích c a u ch : Chuy n ph tín hi u tin t c t n s th p không có kh n ng

b c x i xa lên t n s cao th c hi n yêu c u trên, n n i thu th c hi n gi i u ch

lo i b t i tin l y l i tin t c ban u.

Phân lo i u ch : i u ch ng i ta phân lo i theo tùy d ng tín hi u. G m u ch

ng t và i u ch s .

- i u ch t ng t : G m 3 lo i AM, FM, PM.

+V i u ch AM ( Amplitude modulation ) ta thay i biên tín hi u cao t n

theo tín hi u u ch còn g i là tin t c.

+ i u ch FM (Frequency modulation ) ta thay i t n s c a t i tin theo tin

t c.

+ i u ch PM (Phase modulation) ta thay i pha c a t i tin theo tin t c.

- i u ch s : C ng g m có 3 lo i chính:

+ASK ( Amplitude shift key): i u ch khóa d ch pha biên .

+PSK ( frequency shift key): i u ch khóa d ch pha t n s .

+FSK ( Phase shift key): i u ch khóa d ch pha.

2.2. i u biên

2.2.1. nh ngh ai u biên là quá trình làm cho biên t i tin bi n i theo tin t c.

i u biên có 2 lo i: u biên thông th ng ( u biên 2 biên t n), u ch n biên

( i u biên m t biên t n).

2.2.2. i u biên thông th nga, Gi s tin t c VS và t i tin Vt u là dao ng u hòa:

vS = VS cos St và vt = Vt cos tt v i t >> S

32

Khi th c hi n u biên thì biên c a tín hi u i u biên thay i theo tin t c (hay tín

hi u u ch ).

Do ó tín hi u u biên:

V b = (Vt + Vscos st) cos tt

t s

t

V mV

= . Do ó ta có:

V b = Vt (1+ mcos st) cos tt (1)

m: g i là h s u ch .

Và cho u biên là không b méo tín hi u thì h s u ch m ph i th a mãn i u

ki n: m 1. Khi m>1 thì m ch có hi n t ng quá u ch và tín hi u b méo tr m tr ng.

- D ng sóng u biên thông th ng:

Hình 2.1. th th i gian c a tín hi u u biên.

Nh n xét: Cách bi u di n nh trên là bi u di n thay i m c tín hi u theo th i gian hay

còn g i là d ng sóng. Nó có u i m là th y rõ c s bi n i biên t i tin theo tín

hi u u ch . Nh ng có nh c m là không th y rõ các thành ph n ph c a tín hi u

i u biên nên ta không bi t c b r ng ph c a tín hi u u biên, th y c ta dùng

ph ng pháp xác nh th ph b ng máy phân tích ph .

Bi n i bi u th c:

V b = (Vt + Vscos st) cos tt

33

= Vt cos tt +12

Vs cos ( t- s) t +12

Vs cos ( t s) t

Hình 2.2. Ph tín hi u u biên

Ph c a tín hi u u biên có d ng nh hình 3.2.

Trong tr ng h p u biên thông th ng hay còn g i là i u ch hai biên t n thì

ng i ta s phát i c thành ph n biên t n trên, biên t n d i và t i tin.

b, Tín hi u i u ch là tín hi u phi u hòa.

Khi tín hi u u ch có ph bi n thiên t Smin ÷ Smax thì ph c a tín hi u u biên

có d ng nh hình 3.3

Hình 2.3. Ph tín hi u u biên

c, Xét n ng l ng các thành ph n c a tín hi u u biên thông th ng.

Công su t ra trên t i:2VP

R=

Xét v i R=1 thì P = 2V

Công su t t i tin là công su t bình quân trong 1 chu k c a t i tin:2 2

22mt mtU UP = =

Công su t v i m t biên t n:

34

22 22 2

1

12

2

db

.2 2 42 2 2 2

2

2

12

ms ms mt mtbt t

mt

t bt

t t

t

U U U Um mP PU

P P P

mP P P

mP P

= = = =

= +

= +

= +

Xét v i: m = 1:

2

1

1

1

1

32

14 446

6

db t

bt t t

t bt

db bt

dbbt

P P

mP P P

P PP P

PP

⇒ =

= =

⇒ =

⇒ =

⇒ =

Nh n xét:

- Công su t m t biên t n ch =1/6 công su t c a tín hi u u biên.

- N u ta ch n m<1 thì công su t m t biên t n nh h n 1/6 công su t tín hi u u

biên.

Tuy nhiên trong các thành ph n ph c a tín hi u u biên thì ch có 2 biên t n là

mang tin t c.

Th c t ng i ta th c hi n u ch n biên t c là ch truy n i 1 biên t n.

u i m c a u ch n biên:

- B r ng ph c a tín hi u u ch n biên là nh h n tín hi u u ch c a n

biên thông th ng. u này ti t ki m d i t n s làm t ng s kênh thông tin trên

cùng m t tham t n s .

- Khi v i cùng m t công su t phát thì i u ch n biên s có c ly thông tin xa h n

so v i u biên thông th ng.

- Khi v i cùng c ly thông tin thì công xu t phát c a u ch n biên s nh h n.

Vì v y ngày nay ng i ta th ng s d ng u ch n biên.

2.2.3. Các ch tiêu c b n c a dao ng ã i u biên2.2.3.1. H s méo phi tuy n

35

Hình 2.4. c tính u ch t nh

I ( t ± n S) (n ≥ 2 ): Biên dòng i n ng v i hài b c cao c a tín hi u u ch .

I ( t ± s) : Biên các thành ph n biên t n

Trong ó: It : biên tín hi u ra

V : giá tr t c th i c a tín hi u vào

A : giá tr c c i

B : t i tin ch a i u ch

ng c tuy n th c không th ng t o ra các hài b c cao không mong mu n. Trong ó

áng l u ý nh t là các hài ( t ± 2 S) có th l t vào các biên t n mà không th l c c.

gi m K thì ph i h n ch ph m vi làm vi c c a b u ch trong n th ng c a c

tuy n. Lúc ó bu c ph i gi m h s u ch m.

2.2.3.2. H s méo t n s

Hình 2.5. c tính biên t n s

G i : mo : h s u ch l n nh t

m : H s u ch t i t n s ang xét.

36

H s méo t n s c xác nh theo bi u th c :

Ho c : MdB = 20logM

2.2.4 Ph ng pháp tính toán m ch u biên :Hai nguyên t c xây d ng m ch u biên :

- Dùng ph n t phi tuy n : c ng t i tin và tín hi u u ch trên c tuy n c a ph n t phi

tuy n ó.

- Dùng phân t tuy n tính có tham s u khi n c : Nhân t i tin và tín hi u i u ch

nh ph n t tuy n tính ó.

2.2.4.1. i u biên dùng ph n t phi tuy n

Ph n t phi tuy n c dùng u biên có th là èn i n t , bán d n, các èn có khí,

cu c c m có lõi s t ho c n tr có tr s bi n i theo n áp t vào.

Tùy thu c vào i m làm vi c c ch n trên c tuy n phi tuy n, hàm s c tr ng c a

ph n t phi tuy n có th bi u di n g n úng theo chu i Taylo khi ch làm vi c c a

m ch là ch A ( = 1800) ho c phân tích theo chu i Fourrier khi ch làm vi c c a

m ch có góc c t < 1800 ( ch AB, B, C). Ph ng pháp tính toán cho 2 tr ng h p

ó nh sau :

a, Tr ng h p 1 : i u biên ch A ( = 1800)

Hình 2.6. M ch u ch dùng Diode

M ch làm vi c ch A n u th a mãn i u ki n:

Khai tri n dòng iD theo chu i Taylor:

37

V i VD: i n áp trên Diode D và trên t i Rt

V i:

Hình 2.7. c tuy n c a Diode và th th i gian c a tín hi u vào ra

Hình 2.8. Ph tín hi u u biên khi làm vi c ch A

Thay UD vào bi u th c (1) ta nh n c :

Khai tri n (2) và b qua các s h ng b c cao n ≥ 4 s có k t qu mà ph c a nó c

bi u di n nh hình 3.8.

Khi a3 = a4 = a4 =.....a2n+1 = 0 (n = 1,2,3) ngh a là ng c tính c a ph n t phi tuy n là

1 ng cong b c 2 thì tín hi u i u biên không b méo phi tuy n.

th a mãn i u ki n (*) m ch làm vi c ch A thì m ph i nh và h n ch công su t

ra. Chính vì v y mà ng i ta r t ít khi dùng i u biên ch A.

38

b, Tr ng h p 2 : i u biên ch AB, B ho c C ( < 1800)

Khi < 1800, n u biên n áp c vào diode l n thì có th coi c tuy n c a nó là

m t ng g p khúc.

Ph ng trình bi u di n c tuy n c a diode lúc ó :

ID = 0 khi VD 0

SVD khi vD > 0, S : H d n c a c tuy n

Ch n m làm vi c ban u trong khu t t c a Diode (ch C).

Hình 2.9. M ch u ch dùng Diode

Hình 2.10. c tuy n c a Diode và th c a tín hi u vào ra khi làm vi c ch C

Dòng qua diode là 1 dãy xung hình sin, nên có th bi u di n iD theo chu i Fourier nh

sau:

39

I0 : thành ph n dòng i n m t chi u.

I1: biên thành ph n dòng i n c b n i v i t i tin

I2, I3.....In : biên thành ph n dòng i n b c cao i v i t i tin

I0, I1, I2.....In : c tính toán theo bi u th c c a chu i Fourrier:

Theo bi u th c (*) ta có th vi t:

Khi tt = thì iD = 0:

L y (3) – (4) =>

ây c xác nh t bi u th c (4) :

40

T bi u th c (6) và (7) biên c a thành ph n dòng i n c b n bi n thiên theo tín hi u

i u ch (VS).

2.2.4.2. i u biên dùng ph n t tuy n tính có tham s thay i

Th c ch t quá trình i u biên này là quá trình nhân tín hi u t ng t . ây là quá trình

nhân tín hi u dùng b nhân t ng t . Trong m ch n này,quan h gi a n áp ra V b

và i n áp vào Vt là quan h tuy n tính. Tuy nhiên, khi Vs bi n thiên thì i m làm vi c

chuy n t c tuy n này sang c tuy n khác làm cho biên tín hi u ra thay i có

i u biên.

Hình 2.11. M ch u biên dùng ph n t tuy n tính

n c vào tính ch t c a m ch nhân,ta vi t c bi u th c c a n áp ra sau ây:

2.2.5. Các m ch u biên c th :2.2.5.1. M ch u biên dùng 1 Diode

Hình 2.12. M ch u biên dùng 1 Diode

41

Khai tri n dòng iD theo chu i Taylor:

V i VD: i n áp trên Diode D và trên t i Rt

VD = Vtcos tt + Vscos st

Hình 2.13. c tuy n c a Diode và th th i gian c a tín hi u vào ra

Hình 2.14. Ph tín hi u u biên khi làm vi c ch A

Thay UD vào bi u th c (1) ta nh n c :

ID = a0 + a1(Vscos st + Vtcos tt ) + a2(Vscos st + Vtcos tt)2 + a3(Vscos st + Vtcos tt)3

+….

= a1Vscos st + a1Vtcos tt + a2Vs2cos2

st + 2Vscos stVtcos tt + a2Vt2cos2

tt +

a3Vs3cos3

st + 3 a3Vs2cos2

stVtcos tt + 3a3Vt2cos2

tt Vscos st + a3Vt3cos3

tt +…

ID = a1Vscos st + a1Vtcos tt + a2Vs2 1 os2 t

2sc ω+ + VsVt (cos ( t + s )t + cos ( t - s )t )

+ a2Vt2 1 os2 t

2tc ω+ + a3Vs

3cos3st + 3

2 a3Vs

2Vt (cos ( t + s )t + cos ( t - s )t )

42

+ 32

a3Vt2Vs(cos ( t + s )t + cos ( t - s )t ) + a3Vt

3cos3tt +….

Bi n i ti p t c ta s có k t qu sau:

ID = A cos tt + Bcos st + Ccos2 st + D cos2 tt + E(cos ( t + s )t + cos ( t - s )t )

+ F(cos ( t + 2 s )t + cos ( t - 2 s )t ) + G(cos (2 t + s )t + cos (2 t - s )t ) +….

Ta th y dòng ra g m các thành ph n hài: t, s, 2 t, 2 s ……

t + s, t - s, t + 2 s, t - 2 s ….

2 t + s, 2 t + s …….

Nh v y l c l y 3 thành ph n c a tín hi u u biên thông th ng t- s, t, t+ s thì

chúng ta s d ng m ch l c lý t ng. Nh ng m ch l c th c t l i có d ng hình chuông và

t n s c ng h ng cao nên b r ng ph c a m ch là r ng nên ta thu c c các thành

ph n hài khác n a ( t-2 s, t-3 s ). i u này gây ra hi n t ng méo tín hi u u biên.

Nh n xét:

- V i m ch u biên dùng 1D có nh c m là méo tín hi u u biên là l n vì không

lo i b c các thành ph n hài b c cao c a tín hi u u ch

2.2.5.2. M ch u biên dùng 2 Diode

Hình 2.15. M ch u ch cân b ng dùng Diode

i n áp t lên D1,D2:

Dòng i n qua Diode c bi u di n theo chu i Taylor:

43

Dòng i n ra: i = i1 – i2..

Thay (1), (2) vào (3) và ch l y 4 s h ng u.

Bi n i t ng t nh m ch u biên dùng 1 Diode ta nh n c bi u th c dòng i n ra:

Trong ó:

Hình 2.16. Ph tín hi u u biên cân b ng.

Theo hình v ta th y các thành ph n ch n s b lo i b . Nh v y không có thành ph n hài

b c 2×n c a s ( nh 2 s, 4 s, 6 s …) và không có thành ph n t i tin t, 2 t,3 t…Nh

v y trong tr ng h p u biên dùng 2D thì méo i u biên gi m i h n so v i u biên

dùng 1D.

2.2.5.3. M ch u biên vòng

Hình 2.17. M ch u biên vòng.

G i : iI là dòng i n ra c a m ch u ch cân b ng g m D1, D2

44

iII là dòng i n ra c a m ch u ch cân b ng g m D3, D4

Hình 2.18. Ph tín hi u u biên vòng

Theo công th c (4) m c u biên cân b ng dùng diode, ta có c bi u th c tính iI :

Ta có:

Trong ó:

V i v3, v4 là i n áp t lên D3, D4 và c xác nh nh sau :

Thay (3) vào (2) và sau ó thay vào (1), ng th i l y 4 s h ng u ta c k t qu :

Nh n xét:

- M ch u ch vòng có th kh c các hàm b c l c a S và các biên t n c a

St, tín hi u ra ch có 2 biên t n trên và biên t n d i do ó méo phi tuy n r t nh ,

nh h n i u biên dùng 1 diot và i u biên cân b ng.

- Thành ph n t i tin b lo i b .Mu n có thành ph n t i tin ta ph i c ng thêm thành

ph n t i tin tr c khi phát i.

2.2.5.4. i u biên dùng m ch nhân.

45

Hình 2.19. S u biên dùng m ch nhân .

Ta có:

vs = Vscos st

vt = Vtcos tt

Ta th y :V b = k Vs Vt

= k (Vscos st + E0 ) ( Vtcos tt )

= 12

k Vs Vt[cos ( t + s )t + cos ( t - s )t ] +k E0 Vtcos tt.

Nh v y V b g m các thành ph n t i tin, hai biên t n trên và d i.

N u nh E0=0 thì suy ra:

V b = 12

k Vs Vt[cos ( t + s )t + cos ( t - s )t ]

V y ch có 2 thành ph n biên t n trên và biên t n d i. Mu n có t i tin ta c n ph i thêm

vào tr c khi phát.

Hình 2.20. Ph tín hi u u biên dung m ch nhân

2.2.6. i u ch n biên2.2.6.1. Khái ni m

Ph tín hi u ã i u biên g m t i t n và hai d i biên t n, trong ó ch có các biên t n

mang tin t c. Vì hai d i biên t n mang tin t c nh nhau (v biên và t n s ) nên ch c n

truy n i m t biên t n là thông tin v tin t c, còn t i t n thì c nén tr c khi truy n

i. Quá trình ó g i là i u ch n biên.

u i m c a u ch d n biên so v i u ch hai biên :

- r ng d i t n gi m i m t n a.

46

- Công su t phát x yêu c u th p h n v i cùng m t c ly thông tin.

- T p âm u thu gi m do d i t n c a tín hi u h p h n

2.2.6.2. Các ph ng pháp i u ch n biên.

V i u ch n biên ta ch phát i m t biên t n. Ta ch phát i biên t n ( t + s ). V y

ta v n dùng m ch u ch 1D, 2D, 4D, i u ch vòng ã nêu trên nh ng ch c n thay

m ch c ng h ng ra thành ( t s ).

a, M ch u ch n biên 1 Diode:

Theo i u biên thông th ng ta có k t qu :

ID = A cos tt + Bcos st + Ccos2 st + D cos2 tt + E(cos ( t + s )t + cos ( t - s )t )

+ F(cos ( t + 2 s )t + cos ( t - 2 s )t ) + G(cos (2 t + s )t + cos (2 t - s )t ) +….

Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có k t qu :

ID = Acos tt + Bcos2 tt + C(cos ( t + s )t ) + D(cos ( t + 2 s )t ) + E(cos (2 t + s )t

)+….

Ph u biên c a tín hi u là:

Hình 2.21. Ph tín hi u c a u ch n biên 1 Diode

b, M ch u ch n biên 2 Diode:


Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có k t qu :

iD = Acos( t + s)t + Bcos(2 t + s)t

Ph u biên c a tín hi u là:

47


c, M ch u ch n biên 4 Diode:


Nh ng do i u ch n biên ch phát i biên t n trên nên ta có:

idB = iI + iII = 2Acos( s + t)t Ph u biên c a tín hi u:


d, i u ch n biên theo ph ng pháp l c

Hình 2.24. S kh i m ch u ch theo ph ng pháp l c

t:

ft1: T n s c a t i t n th nh t

ft2: T n s c a t i t n th hai

48

x: H s l c c a b l c

Trong s kh i trên ây, tr c tiên ta dùng m t t n s dao ng ft1 khá nh so v i d i

t n yêu c u ft2 ti n hành i u ch cân b ng tín hi u vào VS(t). Lúc ó h s l c t ng

lên có th l c b c m t biên t n d dàng. Trên u ra b l c th nh t s nh n c

m t tín hi u có d i ph b ng d i ph c a tín hi u vào.

fs = fSmax – fSmin , nh ng d ch m t l ng b ng ft1 trên thang t n s , sau ó a n b

i u ch cân b ng th hai mà trên u ra c a nó là tín hi u ph g m hai biên t n cách

nhau m t kho ng f’ = 2 (ft1 + fSmin ) sao cho vi c l c l y m t d i biên t n nh b l c th

hai th c hi n m t cách d dàng.

L c l n 1:

Hình 2.25. Ph tín hi u trong i u biên vòng l n 1

L c l n 2:

49

Hình 2.26. Ph tín hi u trong u biên vòng l n 2

Nh n xét:

- u biên vòng l n 1, do t n s c ng h ng th p nên d i thông m ch c ng h ng h p

nên d dàng lo i b biên t n d i.Kho ng cách gi a hai biên t n là 2 s.

- u biên vòng l n 2, t n s c ng h ng cao. Kho ng cách gi a hai biên t n l n =

2( t1+ s). Do v y ta d dàng lo i b c biên t n d i.

e, i u ch n biên theo ph ng pháp quay pha

Tín hi u ra c a hai b u ch cân b ng:

Hình 2.27. S m ch u ch n biên theo ph ng pháp quay pha

Ta có:

Vs = Vscos st

Vt = Vtcos tt

Ta th y :V b1 = k Vs Vt

= k Vs Vt cos st cos tt

50

= 12

k Vs Vt[cos ( t + s )t + cos ( t - s )t ]

V b2 = k Vs Vt

= k Vs Vt sin st sin tt

= k Vs Vt cos( st +2π )cos( tt +

2π )

= 12

k Vs Vt[cos ( t + s )t - cos ( t - s )t ]

Hi u hai n áp ta s có hai biên t n trên:

V b = V b1 - V b2

= k Vs Vt [cos st cos tt – cos st +2π )cos tt +

2π ) ]

= 12

k Vs Vt[cos ( t- s )t + cos ( t s )t - cos ( t- s )t - cos ( t + s + π )t ]

= 12

k Vs Vt .2 cos ( t + s )t

= k Vs Vt . cos ( t + s )t

T ng hai n áp ta s có hai biên t n d i:

V b = V b1 + V b2

= k Vs Vt [cos st cos tt + cos( st +2π )cos( tt + 2

π ) ]

= 12

k Vs Vt[cos ( t - s )t + cos ( + s )t + cos ( t - s )t + cos ( t + s + π )t ]

= 12

k Vs Vt .2 cos ( t - s )

= k Vs Vt . cos ( t - s )t

Nh n xét: ph ng pháp quay pha yêu c u quay pha chính xác 2 tín hi u trên úng090 i v i t i tin là tín hi u u hòa thì vi c quay pha tín hi u 090 là d dàng th c hi n.

N u tín hi u phi u hòa có d i t n smin – smax thì ng i ta không th quay pha chính

xác v i m i t n s c a tín hi u u ch . Vì v y ph ng pháp ch dùng v i u ch n

biên khi tin hi u u ch là dao ng u hòa. i v i tín hi u u ch phi i u hòa ta

dùng ph ng pháp l c và quay pha thích h p.

f, i u ch n biên theo ph ng pháp l c và quay pha k t h p

51

Hình 2.28. kh i m ch u ch n biên theo ph ng pháp l c và quay pha k t h p

Vs = Vscos st

Vt1 = Vtcos t1t

Tín hi u ra c a hai b u ch cân b ng1:

V’b1 = k Vs Vt1

= k Vs Vt1 cos st cos t1t

= 12

k Vs Vt1[cos ( t1 s )t + cos ( t1- s )t ]

V’’b1= k Vs Vt1

= k Vs Vt1 cos st sin t1t

= 12

k Vs Vt1[sin ( t1+ s )t + sin ( t1- s )t ]

Sau b l c 1, còn l i biên t n trên c a hai b u biên dùng m ch nhân 1 l ch pha nhau

90 . Có th coi ây là tín hi u u ch ã quay pha. i u ch này cùng v i t i tin t2

c a n b b u biên dùng m ch nhân 2 l ch pha nhau 90 . i n áp ra sau hai

b u biên dùng m ch nhân 2:

Ta có:

Vt2 = Vt2cos t2t

V’b1 = 1

2 k Vs Vt[cos ( t1+ s )t

T ó ta suy ra:

V’b2 = k V b1 Vt2

= k 12

k Vs Vt1cos ( t1+ s )t Vt2cos t2t

52

= 14

k2 Vs Vt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s )t + cos ( t2- t1- s )t]

L i có:

Vt2 = Vt2 sin t2t

V’’b1=

12

k Vs Vt[sin ( t1+ s )t

V’’b2 = k V b1 Vt2

= k 12

k Vs Vt1sin ( t1+ s )t Vt2cos t2t

= 14

k2 Vs Vt1Vt2 [- cos ( t2+ t1+ s )t + cos ( t2- t1- s )t]

Qua m ch hi u ta có:

V b2 = V’b2- V’’

b2

= 14

k2 Vs Vt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s )t + cos ( t2- t1- s )t] - 14

k2 Vs Vt1Vt2 [- cos

( t2+ t1+ s )t + cos ( t2- t1- s )t]

= 12

k2 Vs Vt1Vt2 [ cos ( t2+ t1+ s )t]

Ph n biên tín hi u theo ph ng pháp l c – quay pha k t h p c bi u di n nh sau:

53

Hình 2.29. Ph c a dao ng u ch n biên theo ph ng pháp l c – quay pha k t h p

(a) Ph tín hi u u ch

(b) Ph tín hi u ra trên b CCB1

(c) Ph tín hi u ra b l c

(d) Ph tín hi u ra m ch hi u

2.3. Gi i u biên

2.3.1. Gi i u biên v i tín hi u u biên thông th nga. kh i:

- Gi i u biên có nhi m v l y ra theo quy lu t thay i biên c a tín hi u u

biên ngh a là l y ra tín hi u i u ch Vs(t).

- Khi th c hi n gi i u biên ng i ta th c hi n lo i b t i tin và gi l i tin t c.

54

Hình 2.30. S kh i quá trình gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng

Hình 2.31. S nguyên lý gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng

- D ng sóng:

55

Hình 2.32. D ng sóng gi i u biên v i tín hi u u biên thông th ng

b . Nguyên lý ho t ng :

- Tín hi u u tiên khi qua b ch nh l u s c t i m t n a tín hi u và nó có m t thành

ph n ng c chi u khác 0. Tùy theo c c tính c a ph n t ch nh l u mà ta có thành ph n

ng c chi u âm ho c d ng. Tín hi u u biên khi mà n phía thu do nh h ng c a

tín hi u phadinh t c là c ng tr ng phía thu thay i làm cho thành ph n m t

chi u U0 c ng thay i theo. Do v y ng i ta c n ph i l c thành ph n m t chi u U0

th c hi n h i ti p âm và gi cho m c tín hi u ra là không i.

- l c tín hi u u ch ng i ta dùng b l c thông th p. u ra b l c thông th p

ngoài thành ph n tín hi u u ch còn có thành ph n 1 chi u U0. Và lo i b thành

ph n m t chi u này ng i ta dùng b l c xoay chi u.

2.3.2 Gi i u ch n biên:V i u ch n biên ng i ta ch phát i biên t n trên ( t + s ). máy thu ng i ta thu

l y biên t n trên sau ó cho vào m ch u biên vòng cùng v i t n s dao ng t o ra

trong máy thu có t n s b ng t n s t i tin và ng b v i t i tin c a ài phát. u ra b

i u biên vòng có 2 biên t n trên và d i

56

Cách t o ra t i tin ng b v i t i tin c a ài phát nh sau:

i v i tín hi u u ch n biên t i tin ã b nén. T c là nó r t là nh so v i biên t n

trên. Nhi m v phía thu là chúng ta ph i thu l i và khuy ch i t i tin và dùng nó ng

b v i dao ng t i tin c a máy thu.

2.4. i u t n và i u pha2.4.1. i u t n dùng Diode bi n dung

Hình 2.33. M ch u t n dùng Diode bi n dung

i u t n t c là thay i t n s t i tin theo tín hi u u ch . Nh v y t n s t i tin thay

i t fmin n fmax, ∆ f = fmax - fmin c g i là di t n c c i.

D a vào c m c a D bi n dung, ng i ta có th th c hi n u t n. n nh t n s

trung tâm c a dao ng u t n ng i ta m c n i ti p D bi n dung v i th ch anh. Khi

i n áp ng c c a D bi n dung thay i theo tín hi u u ch s làm cho CD thay i

theo và làm f thay i theo tín hi u u ch => Nh v y ta th c hi n c u t n.

Us(t) = - UD – E0 => UD = - (E0 + Us(t))

=> UD = - (E0 + Umscos st)

Nh n xét:

- u i m: Có t n s trung tâm n nh do dùng th ch anh.

- Nh c m: di t n c c i

∆ f = fmax - fmin nh

2.4.2. i u pha theo Amstrong

57

Hình 2.34. M ch u pha theo Amstrong và th vect c a tín hi u

T i tin t th ch anh a n b u biên 1 ( B1) và i u biên 2 ( B2) l ch pha 900, còn

tín hi u u ch vS a n hai m ch u biên ng c pha. i n áp ra trên hai b u

pha:

th véc t c a tín hi u→

1dbV và→

2dbV và véc t t ng c a chúng→

V =→

1dbV +→

2dbV là m t

dao ng c u ch pha và biên . u biên ây là i u biên ký sinh.

h n ch u biên ký sinh => ch n nh ( < 0,35)

2.4.3. i u t n dùng Transistor i n kháng

Ph n t n kháng: Dung tích ho c c m tính có tr s bi n thiên theo i n áp u ch

t trên nó c m c song song v i h dao ng c a b dao ng làm cho t n s dao

ng thay i theo tín hi u u ch . Ph n t n kháng c th c hi n nh m t m ch di

pha trong m ch h i ti p c a BJT. Có 4 cách m c phân t n kháng nh hình v .

58

V i m ch phân áp RC ta tính c:

IC = S.VBE => IC luôn luôn cùng phía v i VBE.

N u ch nCjω

1 << R (h p lý vìCjω

1 t ng ng v i VBE; R t ng ng v i VCB)

V i:

59

Tham s c a n kháng t ng ng ph thu c vào h d n S c a BJT.

i u t n dùng phân t n kháng có th t c l ng di t n t ng i làtff∆ kho ng

2%

• S b t o dao ng u t n b ng ph n t n kháng phân áp RC :

Hình 2.35. S m ch t o dao ng u t n ph n t n kháng phân áp RC

T1 : BJT i n kháng; T2 : BJT dao ng

2.4.4. i u t n b ng dao ng xung.

Hình 2.36. i u t n b ng dao ng xung

EB thay i theo tín hi u tin t c nên làm thay i th i gian óng m c a Transistor

60

è Thay i t n s xung ra.

2.5. Gi i u t n.

2.5.1. Nguyên lý chunga. Nhi m v :

- L y ra quy lu t thay i t n s c a t i tin thu c tin t c ban u.

- th c hi n c tách sóng u t n thì c n t o ra c tính truy n t nh sau:

Hình 2.37. Nguyên lý gi i u t n

B = fmax – fmin ; Yêu c u ABC là ng th ng

2.5.2. Các m ch gi i ch t n s a, Tách sóng b ng m ch c ng h ng.

61

Hình 2.38. Gi i u t n b ng m ch c ng h ng

Ng i ta ch n t n s trung tâm f0 c a tín hi u u t n n m s n c ng h ng c a máy

thu. Khi t n s thay i thì c m làm vi c s thay i n ABC và làm cho tín hi u

ra thay i theo úng quy lu t thay i c a tin t c.

Khi t n s bi n thiên càng l n thì tín hi u ra s càng b méo tín hi u. Vì v y trong th ng

h p này ta ch s d ng gi i u t n. Trong tr ng h p là di t n c c i là nh .

b, Tách sóng i u t n b ng m ch c ng h ng l ch

Hình 2.39. Tách sóng i u t n b ng m ch c ng h ng l ch

Ng i ta ch n f2 – f0 = f0 – f1 = B/2 (f2 > f0 > f1 )

62

Hình 2.40. c tuy n l c c a m ch c ng h ng l ch

63

Ch ng 3: I T N

3.1. nh ngh a

3.1.1. t v n :Tín hi u (ti ng nói, hình nh) mu n truy n c i xa, ta ph i th c hi n u ch t n s

cao. Tùy theo ph ng th c u ch , m i tín hi u u ch có m t b m t r ng ph nh t

nh.

VD:Âm thanh: b r ng ph tín hi u u biên f < 20KHz, và i u t n f <100KHz.

máy thu: Dùng m ch c ng h ng, c ng h ng v i t n s sóng mang c a ài phát.

D i thông c a m ch c ng h ng B b ng b r ng ph tín hi u: B= f

Hình 3.1.B r ng ph c a tín hi u

B = f0/Q

v i: f0:là t n s trung tâm

Q:là h s ph m ch t c a m ch c ng h ng. (Q = 100nà 1000n)

VD: Q = 100

f0 = 40MHz

40 0.4 400100

B MHz Khz⇒ = = =

N u f = 20KHz

400 2020

η⇒ = = (kênh)

ð ây là máy thu tr c ti p

64

thu c 1 kênh theo yêu c u ta không dùng máy thu tr c ti p mà dùng quá trình

i t n.

f0’ < f0

B’ = f0’ / Q < B

f0’ = ftg (t n s trung gian)

VD: Âm thanh i u biên ftg = 455KHz

K thu t truy n hình : ftg = 4.5MHz ho c 5.5MHz

máy phát: th c hi n u ch tín hi u t n s th p lên t n s sóng mang cao t n,

ng i ta dùng tính ch t không ng th ng c a ph n t phi tuy n.

Hình 3.2. S máy phát

Do tính ch t không ng th ng c a các ph n t phi tuy n nên tín hi u ra ngoài tín hi u

i u ch còn có các thành ph n hài. N u chúng ta th c hi n quá trình phát tr c ti p thì

các thành ph n hài này s gây nhi u cho máy thu. kh c ph c nh c m này ng i ta

ti n hành i u ch tín hi u t n s trung gian sau ó th c hi n quá trình i t n a ra

tín hi u sóng mang. Máy phát th c hi n theo nguyên lý trên g i là máy phát i t n.

Ngoài ra trong các h th ng thông tin (v tinh, viba) chúng ta s d ng các b chuy n ti p

chính là các b i t n.

3.1.2. Khái ni m:i t n là quá trình tác ng lên hai tín hi u sao cho trên u ra c a b tr n nh n c tín

hi u t ng ho c hi u c a hai tín hi u ó.

65

Thông th ng m t trong hai tín hi u vào là tín hi u n âm (có m t v ch ph ), tín hi u

ó g i là tín hi u ngo i sai có t n s là fns (sai l ch v i tín hi u kia m t giá tr g i là m t

t n s trung gian ftg ). Tín hi u còn l i là tín hi u h u ích (mang tin t c) v i t n s là fth

c nh ho c là bi n thiên trong m t ph m vi nào ó. Tín hi u có t n s mong mu n c

tách ra nh m t b l c, t n s c a nó th ng c g i là t n s trung gian ftg .

3.2. Nguyên lý i t n:

3.2.1. S kh i và nguyên lý làm vi c:

Hình 3.3. S kh i nguyên lý i t n

Trong ó: fns : là t n s c a tín hi u ngo i sai

fth : là t n s c a tín hi u c n tr n v i fns

ftg : là t n s trung gian l y u ra c a b tr n t n.

- M ch c ng h ng vào có nhi m v c ng h ng v i t n s tín hi u. Vì t n s c ng

ng cao nên d i thông B c a m ch c ng h ng l n. Vì v y ngoài t n s c n thu là fth,

ta còn thu c các t n s lân c n. Các t n s này a vào b tr n cùng v i fns t o ra dao

ng n i.

- B tr n là các ph n t không ng th ng có c tuy n Volt – Ampe

i = a0 + a1u + a2u² +…+ annu

Trong ó:

U: i n áp t vào ph n t phi tuy n

Xét nguyên lý i t n i v i tín hi u u hoà

uth( t ) = Uthmcos ( tht )

uns( t ) = Unsmcos ( nst )

u = uth ( t ) + uns( t ) = Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst )

i = a0 + a1 [ Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ] + a2 [ Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ]² +…

66

+an [ Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) n] +…

i = a0 + a1 [Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ]

+ a2 [ U²thm cos²( tht ) + U²nsm cos²( nst ) + 2UthmUnsmcos( tht )cos( nst ) ] +..+

+ an [ Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ]n +…

i = a0 + a1 [Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ]

( ) ( )2 22

1 cos 2 1 cos 22 2

th nsthm nsm

t ta U U

ω ω+ + + +

+a2 [2UthmUnsmcos( tht)cos( nst ) +…+ an [ Uthmcos( tht) + Unsmcos( nst) n] +…

i = a0 + a1 [ Uthmcos( tht ) + Unsmcos( nst ) ] + 2

2a ( U²thm + U²nsm)

+ 2

2a [ U²thmcos( 2 tht ) + U²nsmcos( 2 nst )

+ a2UthmUnsm [cos( ns + ns )t + cos( ns − th)t ] +...

+ an [ Uthmcos( tht ) +Unsm( nst) n] +…

V y dòng i n ra c a b tr n t n có nhi u thành ph n. Trong ó có thành ph n 1 chi u,

thành ph n b c nh t c a th ns thành ph n b c 2 c a th ns thành ph n t n s t ng hi u

c a th , ns.

Ngoài ra còn có các thành ph n b c cao

Khi: m, n = 1 => = ns ± th : B tr n t n n gi n

m, n > 1 => B tr n t n t h p.

Trong các thành ph n ó thì thành ph n ns − th là thành ph n t n s th p nh t. Ng i ta

ch n t n s này làm t n s trung gian

T ó ta có bi u th c i t n tg = ns − th

Bi u th c i t n

tg = ns − th (N u ns > th )

tg = th − ns (N u th > ns)

⇒ ftg = fns − fth

ftg = fth − fns

Sau khi ra kh i b tr n ta có 1 b l c t n s trung gian. Vì v y d i thông B c a m ch

c ng h ng có tính ch n l c cao.

67

3.2.2. Nhi u sinh ra c a b tr n t n và cách kh c ph c3.2.2.1. Nhi u t n s trung gian

N u u vào b tr n có t n s trung gian thì nó s i qua b tr n t n g i là nhi u t n s

trung gian:

t hfBQ

=

B t ng → tín hi u ch n l c kém

Cách kh c ph c:

− Tr c b tr n t n ta ph i l c b ftg ( l c b nhi u)

Hình 3.4. S tr n t n m c c ng h ng c c i

XL = XC

L = 1Cω

² = 1LC

= 1LC

= 2 ftg

ftg =1

2 LCπ

1

1AB

J LJ CZ

J LC

ωω

ωω

= = ∞ → −

Lo i b c ftg

M c c ng h ng c c ti u

68

Hình 3.5. S tr n t n m c c ng h ng c c ti u

( )1AB L C

JZ J L J L J X XJ C C

ω ωω ω

= + = − = −

⇒ ZAB = 0 ftg i xu ng t nên ta lo i b c ftg

3.2.2.2 Nhi u t n s nh

Trong th c t s có 1 thành ph n t n s cao h n thành ph n fns c ng tho mãn c i

t n và c ng c i thành ftg .T n s ó c g i là t n s nh

Gi s i t n theo ftg = fns − fth ( fns > fth )

Hình 3.6. th nhi u t n s nh

ftg = fanh − fns

M ch c ng h ng fth có d i thông B l n → có th thu fanh (nhi u)

Cách kh c ph c

Th c hi n i t n 2 l n → s có 2 t n s trung gian: ftg1,ftg2 ( ftg1 > ftg2 )

69

Hình 3.7. Kh c ph c nhi u t n s nh b ng i t n 2 l n

Trong l n i t n l n 1:

ftg1 = fns − fth

Hình 3.8. Quá trình i t n l n 1

th c hi n kh c ph c nhi u t n s nh ta s th c hi n i t n 2 l n.

Hình 3.9. Quá trình i t n l n 2

Do t n s ftg1 l n . Do v y t n s nh fanh1 n m ngoài d i thông c a m ch c ng h ng vào

và qua b i t n l n 1 ta lo i b c fanh ta ch thu c fth. Sau ó ta th c hi n i t n

l n 2 và thu c ftg2. Do ftg2 th p nên d i thông c a m ch l c h p và ta c ng lo i b

c thành ph n t n s fanh2

70

3.2.3 Thu i t n trong 1 d i t n r ng1

2f

LCπ=

N u f thay i thì th c hi n trong 1 d i r ng. Ng i ta có th thay i L,C t ng ng.

Trong d i t n r ng ó chia thành nhi u b ng. thay i t n s trong 1 b ng ng i ta có

th dùng t bi n i n dung.

Hình 3.10. T bi n i n dung

3.2.4 i t n th c hi n i b ng t n sTín hi u th c t fmin ÷ fmax

Trong tr ng h p ta mu n i t b ng t n này sang b ng t n khác ta có th th c hi n nh

sau:

Hình 3.11. i t n th c hi n i b ng t n s

Hình 3.12. th th c hi n i b ng t n s

71

3.3. M ch i t n dùng Diode

3.3.1. M ch i t n n

Hình 3.13. M ch i t n n

Trong s tr n t n trên diode, m ch tín hi u, m ch ngo i sai và m ch trung gian c

m c n i ti p v i nhau. M ch trung gian và m ch tín hi u i x ng v i nhau, do ó có th

i l n

cho nhau, ngh a là trong m ch có hi n t ng i t n ng c.

i n áp tín hi u t lên diode c xác nh: uth = Uthmcos( tht )

i n áp ngo i sai t lên diode c xác nh: uns = Unsmcos( nst )

Do ó dòng i n t n s trung gian qua diode ( do Uth t o ra ): itg = Itgm cos [( ns − th )t ]

3.3.2. M ch i t n cân b ng

Hình 3.14. M ch i t n cân b ng

i n áp tín hi u t lên 2 diode là ng c pha nhau:

uth1 = Uthmcos( tht )

uth2 = Uthmcos( tht + )

i n áp ngo i sai t vào 2 diode ng pha nhau:

72

uns1 = uns2 = uns = Unsmcos( nst )

Do ó dòng i n t n s trung gian qua các diode:

itg1 = Itgmcos [ ( ns − th)t ]

itg2 = Itgmcos { [( ns − th)t ] + } = Itgmcos( ns − th)t

Trên m ch c ng h ng ta nh n c:

itg = itg1 + itg2 = 2Itgmcos [( ns − th) t]

Nh n xét:

- M ch tr n t n cân b ng làm t ng dòng i n trung gian u ra so v i i t n n thì

i t n cân b ng biên tín hi u ra c a dòng i n trung gian t ng g p ôi.

- N u có nhi u t n s trung gian t o nên do b dao ng ngo i sai thì diode t n s trung

gian này s a vào 2 diode là cùng pha. Tuy nhiên do o pha BA2 nên nhi u này b

tri t tiêu.

4.4.3. M ch i t n vòng

Hình 3.15. M ch i t n vòng

M ch i t n vòng g m 2 m ch i t n cân b ng m c n i ti p.

i n áp tín hi u t lên 4 diode c xác nh:





i n áp ngo i sai t lên 4 diode ng pha nhau:

uns1 = uns2 = uns3 = uns4 = uns = Unsmcos( nst )

Do ó dòng i n t n s trung gian qua các diode ( do Uth t o ra )

73

( )( ) ( )( ) ( )

( )

1 ns

2 ns ns

3 ns ns

4 ns

os

os os

os os

os

tg tgm th

tg tgm th tgm th

tg tgm th tgm th

tg tgm th

I I c t

I I c t I c t

I I c t I c t

I I c t

ω ω

ω ω π ω ω

ω ω π ω ω

ω ω

= −

= − + = − = − + = − = −

Trên m ch c ng h ng ta nh n c:

( )1 2 3 4 ns4 ostg tg tg tg tg tgm thI I I I I I c tω ω= + + + = −

Nh n xét

- M ch i t n vòng ch ch a các thành ph n t n s ns thω ω± các thành ph n khác b

kh do ó d tách c thành ph n t n s trung gian nh mong mu n

- M ch i t n vòng làm t ng dòng i n trung gian u ra so v i i t n cân b ng thì

i t n vòng có biên tín hi u ra c a dòng i n trung gian t ng g p ôi.

3.3.2 M ch i t n dùng TransistorM ch i t n dùng transistor có th m c theo s Bazo chung ho c Emito chung. Các

này khác nhau cách t n áp ngo i sai vào transistor. Trên c s s nguyên

lý, ng i ta ã thi t k nhi u lo i th c t khác nhau nh d i ây :

a, S Uth a vào B, Uns a vào E.

Hình 3.16. S Uth a vào B, Uns a vào E.

b, Uth a vào E, Uns a vào B.

74

Hình 3.17. Uth a vào B, Uns a vào E.

c, Uth, Uns a vào E.

Hình 3.18. Uth , Uns a vào E.

75

CE

T4

CB

Ec

CB

CE

T3

CE

C2

C1

T2

C

CB

T1

CB

RB1

RE

RB2

RB1 RB2

RE

RE

RB1

RB2

RERB2 RB1

Hình 3.19. Ví d i t n b ng Transistor

Trong ó:

ftg1,ftg2 t o m ch c ng h ng kép.

T1: B tr n v i fth a vào bazo, fns a vào emito

T2 : B tr n dao ng ngo i sai 3 m n dung

T3,T4,T5 : T ng khu ch i trung t n c ng h ng

76

CH NG 4: CHUY N I AD VÀ DA

4.1. C s lý thuy t.K thu t PCM.

- kh i:

Hình 4.1. S kh i k thu t PCM

Tín hi u vào là tín hi u t ng t bi n i liên t c theo th i gian. Tín hi u này c

a vào b l y m u r i r c hóa tín hi u. u ra b l y m u là tín hi u M là m t

dãy xung có biên thay i theo quy lu t c a tín hi u t ng t .

Hình 4.2. Minh h a vi c l y m u tín hi u

- Do tín hi u t ng t là b t k nên các m c l y xung c ng là b t k (vô h n m c).

- Kh i l ng t hóa có nhi m v làm tròn tín hi u xung có m c b t k thành xung

có m c t ng ng v i 2n m c. Nh v y sai s u tiên mà chúng ta g p ph i khi

chuy n i t ng t - s là do kh i l ng t hóa gây nên.

- Tín hi u ra kh i kh i l ng t ( ‘M) s c a vào kh i mã hóa và t o ra các

kh i nh phân SD (n bit).- Ví d :Gi s tín hi u t ng t có t n s l n nh t fAmax và t n s l y m u fLM

Ta có ti ng nói n m trong vùng t n s 0,3 ÷ 3,4 (KHz)

fLM tho mãn i u ki n không x y ra hi n t ng ch ng ch t tín hi u

fLM 2fAMax

Trong ti ng nói fLM = 2.3,4 = 6,8KHz

Nh ng thông th ng ta l y fLM = 8KHz

M i m u ng i ta th ng mã hoá b i 8 bit. Nh v y t c l y m u v = 64Kbit/s

L y m u ng t hóa Mã hóaSA M

‘M SD

77

*) L ng t hoá

+)L ng t hoá u (tuy n tính)

Các m c l ng t hoá là b ng nhau

Hình 4.3. L ng t hóa u.

Sai s c a l ng t hóa u là ±Q/2

+) L ng t hóa phi tuy n:

Hình 4.4. L ng t hóa phi tuy n

ph i ghép gi a ngu n tín hi u có d ng t ng t v i các h th ng x lý s ng i ta

dùng các m ch chuy n i t ng t - s (ADC : Analog-Digial Converter) và các m ch

chuy n i s - t ng t (DAC : Digial- Analog Converter).

Hình v (6.1) bi u di n quá trình bi n i tín hi u d ng t ng t sang d ng s .

Tín hi u t ng t UA c chuy n thành d ng b c thang u. V i 1 ph m vi c a giá tr

UA c bi u di n b i 1 giá tr i di n thích h p.

78

Ch ng h n giá tr UA c chuy n thành d ng b c thang 7 b c và m i b c, ta gán cho

UA m t giá tr r i r c. Ví d khi UA bi n thiên trong m t kho ng nh 3,5 –› 4,5 ta gán cho

nó m t giá tr là 100.

M t cách t ng quá, g i tín hi u t ng t là SA (UA), tín hi u s là SD (UD). SD c bi u

di n d i d ng mã nh phân nh sau :

Trong ó : bk = 0 ho c bk = 1 (v i k = 0 –› k = n - 1) và c g i là bit.

+ bn-1 : bit có ngh a l n nh t (MSB : Most significant bit). M i bi n i c a MSB t ng

ng v i s bi n i n a d i làm vi c.

+ bo : bit có ngh a nh nh t (LSB : Least significant bit). M i bi n c a LSB t ng ng

v i s bi n i m t m c l ng t . M t m c l ng t b ng m t n c c a hình b c thang

Ví d : v i m t m ch bi n i N bit v i là N s h ng trong dãy mã nh phân. (Trong ví d

trên hình v 6.1 : N = 3) thì m i n c trên hình b c thang chi m m t giá tr .

12AM

LSB nUQ U −= =

UAM : là giá tr c c i cho phép c a n áp t ng t .

ULSB = Q : g i là m c l ng t .

Sai s l ng t hóa c xác nh nh sau :

2QQU∆ =

Khi chuy n i AD ph i th c hi n vi c l y m u tín hi u t ng t . m b o khôi ph c

l i tín hi u m t cách trung th c, t n s l y m u fM ph i th a mãn i u ki n :

Fthmax : t n s c c i c a tín hi u

B : d i t n s c a tín hi u.

4.2. Các thông s b na) D i chuy n i

D i chuy n i c a n áp t ng t u vào là kho ng n áp mà b chuy n i AD

có th th c hi n chuy n i c.

UAmin ÷ UAmax

79

b) Sai s chuy n i

- Liên quan n sai s l ng t hoá

Q =12 −n

AMaxS

c)T c chuy n i

Liên quan n th i gian chuy n i 1 giá tr nào ó và th i gian h i ph c m ch

chuy n v tr ng thái ban u tr c khi th c hi n chuy n i tr ng thái khác nhau. T c

chuy n i t l ngh ch v i th i gian

f =phuchoichuyendoi TT +

1

M t ADC có t c chuy n i cao thì chính xác gi m và ng c l i. Ngh a là yêu c u

v chính xác và t c chuy n i mâu thu n v i nhau. Tùy theo yêu c u s d ng,

ph i tìm cách dung hòa các yêu c u ó m t cách h p lý nh t.

4.3. Nguyên t c làm vi c c a ADCNguyên t c làm vi c c a ADC c minh h a theo s :

Hình 4.5. th th i gian c a n áp vào và ra m ch l y m u.

Tr c h t tín hi u t ng t UA c a n m ch l y m u. M ch này có 2 nhi m v :

- L y m u tín hi u t ng t t i nh ng th i m khác nhau và cách u nhau (r i r c hóa

tín hi u v m t th i gian).

80

- Gi cho biên n áp t i các th i m l y m u không i trong quá trình chuy n i

ti p theo (t c là trong quá trình l ng t hóa và mã hóa).

Tín hi u ra c a m ch l y m u c a n m ch l ng t hóa th c hi n làm tròn v i

chính xác b ng ± Q/ 2.

V y quá trình l ng t hóa th c ch t là quá trình làm tròn s . L ng t hóa c th c

hi n theo nguyên t c so sánh, tín hi u c n chuy n i c so sánh v i m t lo t các n

v chu n Q.

Sau m ch l ng t hóa là m ch mã hóa. Trong m ch mã hóa, k t qu l ng t hóa c

s p x p l i theo m t tr t t nh t nh ph thu c vào lo i mã yêu c u trên u ra b

chuy n i .

Phép l ng t hóa và mã hóa g i chung là phép bi n i AD.

4.4. Các ph ng pháp chuy n i t ng t - s

4.4.1 Phân lo iCó nhi u cách phân lo i ADC. Cách phân lo i hay dùng h n c là phân lo i theo quá

trình chuy n i v m t th i gian. Nó cho phép phán oán m t cách t ng quát t c

chuy n i. Có 3 ph ng pháp chuy n i sau:

+ Chuy n i song song: Tín hi u t ng t c so sánh cùng m t lúc v i nhi u giá tr

chu n. Do ó t t c các bit c xác nh ng th i và a n u ra.

+ Chuy n i n i ti p theo mã m: Quá trình so sánh c th c hi n t ng b c theo

quy lu t mã m. K t qu chuy n i c xác nh b ng cách m s l ng giá tr

chu n có th ch a c trong giá tr tín hi u t ng t c n chuy n i.

+ Chuy n i song song- n i ti p k t h p: Qua m i b c so sánh có th xác nh c t i

thi u 2 bit ng th i.

81

4.4.2. Chuy n i AD theo ph ng pháp song song

Hình 4.6. S nguyên lý b chuy n i AD theo ph ng pháp song song

S d ng 2n – 1 b so sánh, UA a vào c a P, c a N s d ng b phân áp. Tín hi u sau khi

ra kh i 2n – 1 b so sánh c a vào các trigger D và u ra c a trigger D

Tín hi u t ng t UA c a ng th i n các b so sánh t các b so sánh có n áp

so sánh kém nhau b ng m c l ng t hoá. t o ra các n áp so sánh này ng i ta

dùng các b phân áp n tr nh hình v

N u l ng t hóa là l ng t hóa u thì t t c các giá tr n tr trùng nhau.

Ví d : UAmax = 7,2V t o ra m c n áp so sánh

USS1 = 1V, USS2 = 2V, USS3 = 3V, USS4 = 4V

USS5 = 5V, USS6 = 6V, USS7 = 7V

Nh n xét:

+)Chuy n i song song có u i m: T c chuy n i nhanh (các bit t o ra

ng th i). Sai s bi n i th p và có th t o ra d ng mã theo ý mu n.

+)Chuy n i song song có nh c m: K t c u ph c t p do có s linh ki n l n.

Nên vi c ng d ng ch có gi i h n v i chuy n i AD có s bit nh và t c cao.

+)Cách kh c ph c: kh c ph c nh c m này ng i ta s d ng b chuy n i

n i ti p.

82

4.4.3. Chuy n i AD n i ti pSD = bn-1bn-2…b1b0

SA= bn-12n-1 +…b121 + b020

Hình 4.7. S kh i chuy n i AD n i ti p

Cho i n áp vào UA so sánh n i ti p v i các m c n áp vào so sánh. V i m c n áp

so sánh này gi m d n i 2 l n và u ra c a m i 1 t ng so sánh có 1 bit. T ng nào có i n

áp so sánh l n ng v i bit có tr ng s cao và ng c l i.

Ph ng pháp chuy n i nh sau:

- Gi s UA > USS1 khi ó bit ra b = 1 ng th i qua b chuy n i DA nó có m c U’A

=USS. i n áp này c tr v i n áp UA a vào t ng chuy n i ti p theo.

- Gi s UA < USS1 khi ó bit ra b = 0 ng th i qua b chuy n i DA thì UA = 0. i n

áp này c tr v i UA t o ra m c n áp a t ng chuy n i ti p theo

83

Ví d : UAmax = 7,2V

USS1 = 21 UAmax = 2

2,7 = 3,6V

USS2 = 21 USS1 = 2

6,3 = 1,8V

USS3 = 21 USS2 =

28,1 = 0,9V

UA1 = 5,2V b2 = 1V, U’A1 = 3,6V

UA2 = 5,2 – 3,6 = 1,6V <USS2 b1 = 0,U’A2 = 0

UA3 = 1,6 – 0 = 1,6V > USS3 b0 = 1

b2b1b0 = 101

Nh n xét: Ph ng pháp chuy n i n i ti p có

- u i m: K t c u n gi n vì có bao nhiêu bit c n b y nhiêu b so sánh

- Nh c m: T c chuy n i ch m

4.4.4. Chuy n i AD theo ph ng pháp k t h p

Hình 4.8. B chuy n i AD theo ph ng pháp song song n i ti p k t h p

ây là s k t h p ph ng pháp song song và ph ng pháp n i ti p nh m dung hòa u

khuy t m c a hai ph ng pháp này : gi m b t ph c t p c a ph ng pháp song

song và t ng t c chuy n i so v i ph ng pháp n i ti p.

B chuy n i ADC u tiên là b chuy n i song song n1bit . Trong b c so sánh th

nh t => xác nh c N1 bit. T B1 => BN1. N u s bit l à n th ì s t ng chuy n i là:

l =1n

n

M i t ng dùng 2n - 1 b so sánh. Nh v y chuy n i n bit ph i dùng s b so sánh là:

s b so sánh = l(2n1 – 1) =1n

n (2n1 – 1)b

84

Ví d N = 9; N1 = 3

Ph ng pháp song song-n i ti p k t h p => S b so sánh:

l(2n1 – 1) =1n

n (2n1 – 1) = 3.7 = 21

Ph ng pháp song song => s b SS:

(2n - 1) = 29 – 1 = 512 – 1 = 511

4.4.5. Chuy n i AD n i ti p dùng vòng h i ti p t ng c a ph ng pháp :

Ta bi n tín hi u t ng t thành s xung. Sau ó m s xung b ng b m nh phân.

Tr ng thái ra c a b m nh phân chính là tr ng thái ra c a tín hi u s mà ta c n chuy n

i

Gi s n = 3 bit

Hình 4.9. Minh h a b m 3 bit

kh i

Hình 4.10. S chuy n i AD n i ti p dùng vòng h i ti p

M c ích c a chuy n i vòng h i ti p là bi n UA thành s xung tr c khi chuy n i

tr ng thái ra c a b m thu n ngh ch = 0 sau khi qua b chuy n i D_A thì ta thu c

UM = 0. UA,U M cùng a vào b tr

85

t Uh = UA –UM, gi thi t UA> 0 Uh > 0 qua m ch thì A+ = 1, A- = 0. V y b m

thu n s làm vi c

Tr ng thái ra c a b m s t ng d n sau ó qua chuy n i D_A thì UM t ng d n Uh

gi m d n cho n khi UM = UA thì Uh =0 A+ = 0, A- = 0 b m thu n ngh ch ng ng

m tr ng thái ra c a tín hi u là tín hi u s c n chuy n i

Gi thi t n u UA gi m Uh > 0 A+ = 0, A- = 1 b m ngh ch s làm vi c tr ng

thái ra c a b m s gi m d n cho n khi UA =U’M (U’

h = UA – UM =0 ). Lúc ó b m

lùi ng ng làm vi c tr ng thái ra c a b m chính là tr ng thái ra c a tín hi u s c n

chuy n i. Ph ng pháp này là ph ng pháp x p x liên ti p

4.4.6. Chuy n i AD theo ph ng pháp tich phân n gi n:- Ý t ng: Ng i ta t p ra m t kho ng th i gian tx t l v i n áp c n chuy n i dùng

m c a m t dãy xung chu n t o nên m t n áp xung t l v i n áp c n chuy n

i. Sau ó cho s xung ó vào b m nh phân. Tr ng thái ra c a s nh phân chính là

tr ng thái c a tín hi u s c n chuy n i

- S kh i:

Hình 4.11. Chuy n i AD theo ph ng pháp m n gi n

86

Hình 4.12. Gi n th i gian minh h a ph ng pháp tích phân n gi n

i n áp quét ng th ng c ng th i c a vào 2 b so sánh 1 và so sánh 2.

b so sánh 1 n áp Uquet a vào c a thu n còn b so sánh 2 thì Uquet c a vào

c a o và so sánh v i UA. Sau ó 2 tín hi u M,N c a vào c ng AND. P là k t qu

c a phép and gi a M và N.

Trong kho ng th i gian t1,t2 m c a cho các xung chu n i vào b m. Ngoài kho ng

không có xung a vào b m nh phân m s xung

Nh v y khi mà

B so sánh 1 có: t < t1 : Uq(t) < 0 N = 0

t > t1 : Uq(t) > 0 N = 1

B so sánh 2 có : t < t2 : UA > Uq(t) M = 1

t > t2 : UA > Uq(t) M = 0

P =M.N

T o ra kho ng m m s xung tx = t2 – t1

Khi a P vào c ng and 2 m c a cho 1 dãy xung chu n fx t o ra n xung. Cho s

xung vào b m nh phân u ra c a b m nh phân là tín hi u s chúng ta c n

chuy n i

Xét quan h n và UA

87

Gi s ta có Uq(t) = RC1

∫ 0U dt

Uq(t) = RC1 U0t + C

Uq(t1) = 0 =RC1 U0t1 + C

C = -RC1 U0t1

Uqm = Uq(t2) = RC1 U0t2 + C -

RC1 U0t2

Uqm =RC1 U0(t2 – t1) = RC

1 U0tx

Do Uqm = UA

UA =RC1 U0tx

tx =o

A

UU RC

t: k1 =0U

RC tx = k1UA

V y s xung n là:n = fx.tx = fx.k1.U A = k2UA

Khi UA t ng làm cho s xung t ng lên nên tr ng thái ra t ng theo

Xét trên th UA ng U’A ng v i kho ng th i gian t2’

88

Hình 4.13. Gi n th i gian minh h a khi UA t ng

Nh n xét

- Ph ng pháp này có chính xác ph thu c vào R,C,U 0,fx. Chính vì v y yêu c u các

thông s này ph i n nh

- Ph ng pháp này g p sai s ±1 xung do s không ng b c a th i gian m c a v i

th i gian t n s xung nh p. Vì v y gi m sai s ng i ta t ng t n s xung nh p fx ho c

gi m d c quét ng th ng. Tuy nhiên time chuy n i kéo dài.Ta th ng s d ng

ph ng pháp t ng t n s xung chu n.

4.4.7. Chuy n i AD theo ph ng pháp tích phân hai s n d cPh ng pháp này ng i ta chuy n tín hi u t ng t thành kho ng th i gian sau ó m

c a cho dãy xung chu n a vào b m nh phân

89

Hình 4.14. Ph ng pháp tích phân hai s n d c

Hình 4.15. Gi n th i gian minh h a ph ng pháp tích phân 2 s n d c

90

Hình 4.16. S xung m ctrong kho ng th i gian tx2

IC1 : m ch tích phân t o Uq(t)

IC2: so sánh Uq(t) v i 0

Tr c tr ng thái chuy n i c a b m = 0 b u khi n nh n xung chu n t kh i t o

xung chu n u khi n khoá K v trí 1. Nh v y IC1 s làm nhi m v tích phân UA

n tr c c a Uq. ng v i s n d c này khi ch a a vào b so sánh IC2 ta c tín

hi u M = 1 ( m c cao). Khi mà t s xung nào ó n1 thì b i u khi n u ki n

khóa K chuy n sang v trí 2. IC1 làm nhi m v tích phân Uch t o ra s n sau Uq(t).

ng th i b u khi n tín hi u ra m c cao. P là k t qu phép and M và N. Ta có s

xung ra có r ng tx2 = t2 – t1.Tín hi u P a vào c ng and ti p theo cùng v i dãy

xung chu n a vào b m nh phân là tín hi u s c n chuy n i

Xét m i quan h gi a s xung n2 và tín hi u chuy n i UA s xung n2 là tín hi u UA c n

chuy n i

Khi khoá K v trí 1:

Uq(t) = 0 = -RC1

AU∫ dt =RC1 UAt + C

Uq(0) = 0 = -RC1 UA0 + C

C = 0

91

U+qm = Uq(t1) = -

RC1 UAt1 = -

RC1 UAtx1

Khi khoá K v trí 2 :

Uq(t) = -RC1

chU∫ dt

Uq(t) = -RC1 Ucht+ C

Uq(t2) = 0 = -RC1 Ucht2 + C

C =RC1 Ucht2

U-qm = Uq(t1) = -

RC1 Ucht1 + RC

1 Ucht2

U-qm =

RC1 Uchtx2 (tx2 = t2 – t1)

Vì U+qm = U-

qm

-RC1 UA tx1 = RC

1 Uchtx2

UA tx1 = Uchtx2

tx2 = A

ch

UU

tx1

Xét s xung n1 = fx.tx1 tx1 =xf

n1

N2 = fx.tx2 tx2 =xf

n2

xfn2 = - A

ch

UU xf

n1

n2 = - A

ch

UU

n1 n2 = k2UA (v i k2 = 1

ch

nU

)

Gi s UA t ng

T th ta th y d c xung không thay i t2 t ng n t’2

Nh n xét:

- So v i các ph ng pháp tr c thì ph ng pháp này có chính xác cao h n

- chuy n i chính xác thì Uch ph i n nh

92

4.4.8. Ph ng pháp chuy n i n i ti p theo mã nh phân

Hình 4.17. B chuy n i AD n i ti p theo mã nh phân

M i t ng bao g m m t b so sánh, m t khóa u khi n và m t m ch tr .

M t u vào c a các b so sánh là m c n áp ng ng. M c n áp ng ng l n nh t là

max

2AU t ng u tiên và t ng ng v i bit l n nh t. nh ng t ng sau, i n áp

ng ng s là : max

4AU , max

8AU tùy theo s t ng s d ng trong m ch.

M ch chuy n i theo ph ng pháp này có s t ng b ng s bit c n xác nh. M i t ng

cho ra m t bit. Gi x tín hi u vào bi n thiên trong ph m vi 0 ÷ UAmax. Tín hi u vào s

c so sánh v i n áp chu n Uch1 = max

2AU . N u UA > max

2AU thì ngõ ra c a b so sánh

(SS) s cho ra m c logic 1 và lúc này khóa K s c n i t i m c n áp chu n Uch1

m ch tr tín hi u. Kh i tr s c th c hi n l y UA = max

2AU (UA – Uch1). K t qu c a

phép tr s c ti p t c a vào so sánh t ng 2 v i Uch2 = max

4AU . Ng c l i n u UA <

Uch1 thì khóa K s n i t i m c n th 0 và nh v y toàn b tín hi u UA s c so sánh

ti p t ng sau.

ây m ch th c hi n ph ng pháp bi n i tu n t nên ti n bi n i gi n áng k khi

ng s t ng. Vì v y ph ng pháp này, ng i ta th ng gi i h n s t ng là 4.

4.5. Các ph ng pháp chuy n i s - t ng tChuy n i s t ng t (DAC) là quá trình tìm l i tín hi u t ng t t N s h ng (N bit)

ã bi t c a tín hi u s v i chính xác là 1 m c l ng t t c 1LSB

93

Hình 4.18. S kh i quá trình chuy n i s sang t ng t

th th i gian c a tín hi u ra sau m ch chuy n i DA có d ng nh hình v :

Hình 4.19. th th i gian c a tín hi u sau m ch chuy n i DA

Tín hi u u ra là tín hi u r i r c theo th i gian nh trên hình v . Tín hi u này c a

qua b l c thông th p lý t ng LTT. Trên u ra c a LTT có tín hi u UA bi n thiên liên

t c theo th i gian là tín hi u n i suy c a UM.

4.5.1. Chuy n i DA b ng ph ng pháp i n tr b c thang

Hình 4.20. Chuy n i DA b ng ph ng pháp i n tr b c thang.

Ta th y r ng có bao nhiêu bit thì có b y nhiêu khóa K. M i bit s u khi n m t khóa K

ng ng và cách i u khi n nh sau:

+) N u bit = 1, khóa K c n i v i U0.

+) N u bit = 0, khóa K c n i xu ng tà không có Ur i v i bit ó.

94

- có Ur ta th c hi n nguyên lý x p ch ng: bn-1…..b1b0.

+ Khi b0 = 1; b1 = ………= bn-1 = 0

00 0 00

0 0

2/ 2ht ht

rR RU U U b

R R= − = −

+ Khi b1 = 1; b0 = b2 = ……..= bn-1 = 0

11 0 0 11

0 0

2/ 2ht ht

rR RU U U b

R R= − = −

…………..

+ Khi bn-1 = 1; b0 = …….= bn-2 =0

1

10 0 11

0 0

2/ 2n

nht htr nn

R RU U U bR R−

−−−= − = −

- X p ch ng k t qu :

( )0 1 10 0 1 1

0

2 2 ..... 2nhtr n

RU U b b bR

−−= − + + +

* Nh n xét: ph ng pháp thang i n tr , chính xác ph thu c vào chính xác c a

các i n tr . Do có r t nhi u n tr , yêu c u chính xác thì các i n tr ph i có

chính xác cao. i u này th c hi n r t khó, vì v y ph ng pháp thang i n tr có chính

xác kém.

4.5.2. Ph ng pháp m ng n tr :

Hình 4.21. Ph ng pháp m ng n tr

95

T hình v ta th y ch s d ng 2 lo i n tr là R0 và 2R0 theo hàng ngang và hàng d c.

Các bít b0, b1, …, bn-1 c ng dùng u khi n các khóa K0, …, Kn-1

Cách i u khi n nh sau:

+ Bit =1: K n i v i Uch

+ Bit = 0: K n i xu ng t.

xác nh Ur ta áp d ng nguyên lý x p ch ng:

+ Khi b0 = 1; b1 = b2 = …….= bn-1 = 0

Áp d ng ph ng pháp ngu n t ng ng:

0

01

0 0

22 2 2

chA ch

R UU UR R

= =+

N i tr RAo = R0

Áp d ng t ng t :

1 22ch

AUU =

RA1 = R0

…………

1 2n

chA n

UU−

=

RAn-1 = R0

96

Hình 4.22. Ph ng pháp ngu n t ng ng

=> 00

.2

ch htR n

U RUR

= −

+ Khi b1 =1; b0 = b2 = ………= bn-1 = 0

ng t nh trên:

1

111

0 0

. . .2 .2 2

ch ht ch htR n n

U R U RU bR R−= − = −

…………

+ Khi bn-1 =1; b0 = b1 = ………= bn-2 = 0

1

11

0

. .2 .2n

nch htR nn

U RU bR−

−−= −

Áp d ng nguyên lý x p ch ng:

( )0 10 1

0

. . .2 ... .22

nch htR nn

U RU b bR

−−= − + +

VD: SD = 101 ; n=3 bit

=> ( )0 1 23

0 0

5. . 1.2 0.2 1.2 . .2 8

ch ht htR ch

U R RU UR R

= − + + = −

97

4.5.3. Ph ng pháp Shannon – Rack: hai ph ng pháp trên là ph ng pháp chuy n i tín hi u s song song, còn ph ng

pháp này ng i ta chuy n i tín hi u s n i ti p. c m c a chuy n i tín hi u s

n i ti p là các bit truy n n i ti p nhau theo th i gian, ban u là bít b0 , b1, ………, bn-1. Th i

gian t n t i c a m i bit là b ng nhau và b ng T – g i là các khe th i gian c a m t bit.

Ng i ta th c hi n chuy n i t bit nh nh t n bit l n nh t. n áp ra c a b chuy n

i s thay i theo th i gian c a quá trình chuy n i và giá tr n áp ra cu i cùng là

giá tr c n chuy n i.

:

Hình 4.23. Ph ng pháp Shanon - Rack

c m c a K TT là khu ch i m ( Ku = 1, i n tr vào = )

à Ur = Uv = UC

Ph ng pháp chuy n i nh sau:

+ Trong n a chu kì u ng i ta chia th i gian t n t i c a m t bit (T) thành 2 ph n

b ng nhau (T/2).

+ n a th i gian u, n u bit = 1 thì khóa K1 óng, K2 m , t C s c n p n

b ng ngu n dòng theo quy lu t ng th ng nh sau:

0C

IU tC

=

Nh v y sau m t kho ng th i gian T/2 ta s có

0

2CI TUC

=

N u bit = 0, khóa K1 m , K2 óng. UC v n gi nguyên không i.

+ N a th i gian sau: K1 luôn m , K2 luôn óng, t C s phóng n qua R theo quy

lu t hàm m .

98

t

C MU U e τ−

=

Trong ó: = RC

UM : Giá tr n áp t i th i m C phóng.

Hình 4.24. Gi n th i gian mô t s phóng n trên t C

Ng i ta ch n RC sao cho sau kho ng T/2 thì i n áp trên t UC ch còn là m t n a so

v i giá tr ban u.

2

2

ln1 ln 22

ln 2

TM

MU U e

T

T RC

τ

τ

−=

⇒ − = −

⇒ =

VD: Gi s SD = 1101

99

Hình 4.25. Gi n th i gian gi i thích nguyên lý chuy n i Shanon-Rack

- Trong kho ng th i gian t 0 ÷ t1: K1 óng, K2 m , t C c n p ng th ng t i

giá tr U0

- T t1 ÷ t2 K1 m , K2 óng, t C phóng qua n t R d i d ng hàm m t i giá tr

U0/2

- T t2 ÷ t3 do bít b1 = 0 nên K1 m , K2 óng, UC không i.

- T t3 ÷ t4 K1 m , K2 óng, t C phóng qua n tr R d i d ng hàm m t i giá tr

U0/4

- T t4 ÷ t5 : b2 = 1, t C n p ng th ng n giá tr U0 + U0/4


U0/2 + U0/8

- T t6 ÷ t7 K1 óng, K2 m , t C c n p ng th ng t i giá tr U0 + U0/2 + U0/8


còn l i U0/2 + U0/4 + U0/16

V y:

100

( )

( )

0 0 0

0

0 1 2 30

2 4 16

1 4 816

1.2 0.2 1.2 1.216

rU U UU

U

U

= + +

= + +

= + + +

• T ng quát: n bít

( )1 1 001 1 02 ....... 2 2

2n

r nn

UU b b b−−= + + +

• Nh n xét:

+ Nh c m: Ch m h n so v i ph ng pháp tr c.

+ u i m: M ch n gi n h n và th c hi n chính xác h n.

101

Ch ng 5: NGU N CUNG C P

Ngu n nuôi m t chi u là c n thi t cho m i thi t b n t . Tr m t s tr ng h p các

thi t b n t c thi t k ch dùng các ngu n n hoá nh pin, c-quy; trong nhi u

tr ng h p ngu n nuôi m t chi u c t o ra b ng cách bi n i và ch nh l u dòng i n

xoay chi u 50 Hz t m ng n công nghi p thành ph . Nh t i ch ng 1 v m ch ch nh

u dùng diode bán d n ã nói, do có g n sóng biên gây ra b i s bi n i giá tr t c

th i c a ngu n n áp xoay chi u nên c n có b l c thông th p san b ng g n sóng.

C ng do th ng giáng c a ngu n n vào và th ng giáng c a t i cùng các bi n ng khác

nên mu n có c n áp ra b ngu n n nh thì ph i thi t k thêm các m ch n áp

(ho c n dòng) bù tr các bi n ng này. S kh i c a m t ngu n nuôi m t chi u

nói chung c bi u di n trên hình 5.1.

Hình 5.1. S kh i c a ngu n nuôi có n áp.

Bi n áp là thi t b bi n i n áp xoay chi u l i vào (thí d , 220V~) thành i n áp xoay

chi u l i ra có biên c n thi t.

M ch ch nh l u có nhi m v chuy n n áp xoay chi u bên th c p bi n áp thành i n

áp m t chi u có biên bi n i m p mô.

M ch l c thông th p san b ng các m p mô, ch n các thành ph n sóng xoay chi u và ch

cho thành ph n m t chi u có biên không i i n t i.

B n áp (ho c n dòng) có nhi m v làm n nh n áp (ho c dòng i n) l i ra trên

hai u t i cho dù các i n áp tr c ó hay tr t i thay i trong m t gi i h n nào ó.

i ây s m qua m t s lo i ngu n nuôi và m ch n áp.

5.1. Khái ni m chung

5.1.1. t v n M ch n t mu n làm vi c c c n ph i có ngu n m t chi u cung c p. Ngu n m t

chi u ây có th là: Pin, acquy, b i n…

5.1.2. Thông s ngu n cung c pa, H s g n sóng

102

Hình 5.2. D ng sóng ngu n tín hi u ra

H s g n sóng c tr ng cho m p mô c a ngu n. H s g n sóng c xác nh b ng

bi u th c:

Kgs =tb

r

UU∆ .100%

Trong ó: Kgs là h s g n sóng

Ur là chênh l ch gi a n áp ra l n nh t và i n áp ra nh nh t

Utb là i n áp ra trung bình.

H s g n sóng càng nh càng t t.

b, i n tr ra c a ngu n cung c p:

Hình 5.3. i n tr ra c a ngu n

Ur = E – Ir.Rr

E: Là i n áp ra khi h m ch Rt =

Khi Rr l n => Ur gi m. Vì v y, yêu c u n tr ra càng nh càng t t.

103

5.2. Ngu n ch nh l u n gi n

5.2.1. S kh i

Hình 5.4. S kh i ngu n ch nh l u n gi n.

U i : 110V/220V – 50 Hz

U2 : T l v i U i . U2 có th l n h n U i ho c có th nh h n U i

N u U2 > U i : Bi n áp là t ng áp.

N u U2 < U i : Bi n áp là h áp.

Kh i ch nh l u có nhi m v chuy n t ngu n xoay chi u v ngu n m t chi u.

Kh i l c có nhi m v làm gi m g n sóng c a ngu n tín hi u.

5.2.2. Bi n áp

Hình 5.5. Bi n áp

Bi n áp g m có 2 cu n s c p ( có s vòng 1n ) và th c p ( có s vòng 2n )

Cu n s c p: P1 = U1.I1

Cu n th c p: P2 = U2.I2

Hi u su t bi n áp: =1

2

PP . 100% = 1 1

2 2

U IU I

.100%

Bi n áp có hi u su t t ng i l n (th ng trên 90%). Th c t ng i ta hay dùng bi n áp

truy n t i n ng l ng.

Ta có:

1 1

2 2

U nU n

= = n

V i bi n áp lí t ng: = 100%

2 1 2 2 1 1P P U I U I⇒ = ⇒ =

104

1 2

2 1

U I nU I

⇒ = =

=> Bi n áp dùng chuy n i n áp

5.2.3. Ch nh l ua, Ch nh l u n a chu k

nguyên lý và gi n th i gian

Hình 5.6. S nguyên lý và gi n th i gian ch nh l u n a chu k

b, Ch nh l u hai n a chu k

Cách 1: Dùng hai b ch nh l u n a chu k có chung Rt và cùng chi u D nh ng i n áp

t vào hai D ng c pha nhau. t o ra hai n áp này ng i ta dùng bi n áp o pha.

nguyên lý và gi n th i gian nh hình v :

Hình 5.7. S nguyên lý và gi n th i gian ch nh l u 2 n a chu k

Nh n xét: M ch ch nh l u hai n a chu k nh trên có Ur > 0. có Ur < 0 ta ch c n o

chi u hai D.

Cách 2: Dùng ch nh l u c u. S nguyên lý nh hình v . Gi n g n sóng Ur t ng

t nh trên.

105

Hình 5.8. S nguyên lý ch nh l u c u

Nh n xét:

• Ch nh l u hai n a chu k theo ki u c u có hi u su t s d ng cao h n so v i ch nh

u hai n a chu k theo cách 1. Vì: Theo cách 1 thì luôn có m t n a cu n dây th

c p không làm vi c. Th c t hay s d ng ch nh l u c u.

• i n áp trong tr ng h p ch nh l u c u nh trên có Ur > 0. có Ur < 0 ta ch c n

o chi u 4 D.

5.2.4. L cTrong các s trên, i n áp ra trên t i m i là m t chi u nh ng có biên còn bi n i

theo sóng hình sin. Mu n có c n áp ra m t chi u có biên b ng ph ng (không

i) ph i m c song song v i t i m t t n C có n dung l n. Vì i n tr thu n r

c a diode r t nh và r << R nên h u nh t c n p t i g n n th nh c a n áp

xoay chi u trong m i chu k . Ti p ó do n áp xoay chi u gi m xu ng theo d ng hình

sin và sang chu k âm (n u là ch nh l u n a chu k ) nên th anode c a diode tr nên th p

n th kathode (là th trên t n), do v y diode b c m. T lúc này s phóng n qua

i n tr t i v i h ng s th i gian b ng RC l n h n nhi u h ng s th i gian khi n p.

ng phóng n theo hàm e m c suy gi m r t ch m cho t i khi g p s n lên c a

chu k d ng sóng hình sin ti p theo. K t qu là ta s có m t n áp l i ra trên t i t ng

i b ng ph ng nh hình 5.9. Trên hình c ng cho th y dòng i n ch y qua diode ch xu t

hi n khi diode c phân c c thu n trong m t ph n nh n a chu k n áp xoay chi u.

Tr trung bình c a dòng này quy t nh n kh n ng ch u nhi t c a diode và càng nh

khi tr t i càng l n. N u nhìn nh n theo quan m ph thì ph Fourier c a n áp ra

trên t i sau ch nh l u khi ch a m c t n bao g m thành ph n m t chi u và các thành

ph n xoay chi u có t n s b ng và l n h n t n s m ng n công nghi p 50Hz. Do v y

106

mu n n áp ra này hoàn toàn là m t chi u thì ph i dùng m t m ch l c t n th p bao g m

các ph n t r, C và R làm suy gi m h t các thành ph n xoay chi u trên.

Hình 5.9. L c g n sóng trên t i

5.2.5. Các b ch nh l u b i ápTrong các b ch nh l u nói trên, i n áp ra m t chi u không t i c c i c ng ch b ng

biên th l i vào xoay chi u. Trong m t s tr ng h p, khi c n m t n áp ra có giá

tr cao h n mà v n ch dùng i n áp vào xoay chi u có biên th p thì ph i c n dùng b

ch nh l u b i áp.

Hình 5.10. B ch nh l u nhân ôi th

Hình 5.10 là s b ch nh l u nhân ôi th . Trong n a chu k âm, dòng i n s n p cho

t C1 qua diode D1 v i th phân c c trên t nh hình v . l n c a th này n gi n

b ng biên n áp vào xoay chi u. Trong n a chu k d ng ti p theo, dòng i n i s

i qua C2, D2 và n p n cho C2. Nh v y n áp n p cho C2 lúc này s b ng t ng biên

n áp vào xoay chi u trong n a chu k âm c a ngu n n vào. Hay nói cách khác

th trên t C2 , t c là th c p cho t i b ng 2 l n biên n áp vàp xoay chi u.

107

Hình 5.11. S b ch nh l u b i áp N l n

Hình 5.11 là s b ch nh l u nhân th b i áp nhi u l n. Trong n a chu k âm th nh t,

D1 thông, D2 và D3 c m; t C1 c n p n th UC1 U2 ~. N a chu k d ng ti p theo,

D2 thông, D1 và D3 c m, dòng qua D2 n p cho C2 i n áp g p ôi UC2 = 2U2 ~. N a chu

k âm ti p theo n a, D3 thông, D1 và D2 c m; dòng qua D3 n p cho các t C1 m c n i ti p

v i C3 v i th b ng U2~ + UC2 = 3 U2~. Tuy nhiên do C2 ã c n p n th U2~ nên

C3 s c n p n th UC2 = 2U2~. Lý lu n t ng t cho m t th 4 và các m t ti p theo.

5.3. n áp:

5.3.1. t v n :Ngu n ch nh l u n gi n có nh c m: Khi n áp l i (U1) thay i, làm cho U2

thay i theo, kéo theo Ur thay i => Ur không n nh.

Khi Rt thay i c ng làm cho Ur thay i theo. Vì v y ngu n ch nh l u n gi n ch dùng

cho các thi t b có n áp ra không c n n nh.

n nh n áp ra ta làm nh sau:

Hình 5.12. S kh i ngu n

5.3.2. n áp thông s :Ta s d ng diode Zenner n áp thông s

Hình 5.13. c tuy n V-A c a Diode Zenner

108

U = UZ , IDmin - IDmax

Hình 5.14. n áp thông s dùng Diode Zenner

i n tr R t o m làm vi c trên o n AB

Ur = UZ = const

5.3.3. n áp so sánh:a) S kh i:

Hình 5.15. S kh i n áp so sánh

n áp so sánh làm vi c d a trên h i ti p âm n nh n áp ra. G m các kh i: khu ch

i hi u ch nh v i h s khu ch i k, toàn b ph n còn l i là kh i h i ti p.

có h i ti p âm c n th a mãn i u ki n:o180k htϕ ϕ+ =

Có 2 lo i n áp so sánh:

kϕ = 0o, htϕ =180o

htϕ = 0o, kϕ =180o

b) M ch n các kh i:

109

* T o n áp chu n:

Hình 5.16. T o n áp chu n.

*Kh i phân áp:

Hình 5.17. Kh i phân áp

V i IUss<<

*Kh i K SS:

Có th s d ng Transistor ho c K TT

- N u dùng Transistor Upa , Uch a n chân B, E c a Transistor.

o

o

180

0ht

ht

ϕ

ϕ

=

=

110

Hình 5.18. Kh i khu ch i so sánh

- N u dùng K TT thì Upa và Uch có th a vào c c thu n và o

c a K TT. Tùy theo cách a ta có :

o

o

180

0ht

ht

ϕ

ϕ

=

=* Kh i khu ch i hi u ch nh:

Dùng transistor công su t có h s khu ch i l n và t n nhi t t t.

Hình 5.19. Kh i khu ch i hi u ch nh.

1 2 3

c) n áp lo i 1:

k = 0o, ht = 180o

U k

111

Hình 5.20. n áp lo i 1

+) Nguyên lý:

R8 và Dz có nhi m v t o ra Uch

R5, R6, R7 t o ra Upa

T4 dùng so sánh

T1, T2, T3, R1, R2, R3: là kh i K hi u ch nh m c theo ki u CCà k = 0

Gi s Ur ng IIpa r

I II

RU UR R

⇒ =+

t ng4BETU⇒ ng

4CTU⇒ gi m.

M c ki u EC ( ht = 180o):4CTU gi m ⇒ UBK Darlington gi m ⇒ Ur gi m

Ur const

d) n áp lo i 2:

k = 180o, ht = 0o

112

Hình 5.21. n áp lo i 2

Trong ó T1, T2, T3, R1, R2, R3 là kh i K hi u ch nh

Tín hi u vào: chân B

Tín hi u ra: chân C

DZ, R4 t o Uch

R5 R6 R7 t o Upa

T4: K so sánh.

Ta có:

Uch = Upa + UBE

Upa = Ir

I II

RUR R+

⇒ UBE = Uch – Ir

I II

RUR R+

Khi Ur t ngà Upa t ngà UBE gi mà4CTU ngà Ur gi m

*) Hai n áp trên g i là n áp so sánh (hay còn g i là n áp liên t c)

Trên th tr ng ta có IC 78XX là IC n áp XX(V)

Tuy nhiên hai n áp trên có nh c m: Khi Uv ng thì s làm cho hi u su t gi m, vì

v y n áp liên t c có nh c m là gây lãng phí n ng l ng và chi phí cho h th ng

t n nhi t t n kém.

Ta kh c ph c b ng cách cho Tranzitor ho t ng ch xung.

113

5.4. n áp xung: *Nguyên lí n áp xung:

Hình 5.22. S kh i n áp xung

Là nguyên lý h i ti p âm u khi n Ur thông qua vi c thay i th i gian óng m c a

tranzitor i u ch nh làm vi c ch khóa.

Upa = kpa.Ur

- Kh i t o Uch: T o n áp chu n Uch và Upa a K SS1 có Uo.

- Kh i t o n áp r ng c a: T o n áp r ng c a Uo n K SS2

Hình 5.23. Gi n th i gian c a các tín hi u

114

Khi Tranzitor T thông à có dòng i n qua cu n L n p cho t ng th i tích t

ng l ng trong cu n c m. Khi tranzitor ng t, ng l ng này t o nên 1 dãy xung

ng c r t l n t lên Tranzitor và có th làm h ng nó. Vì v y ta c n m c thêm m t

diode. Diode này g i là diode hãm, m c vào m ch thông dòng cho xung ng c,qua

diode và t i nh m b o v quá áp.

- Trong kho ng th i gian tx, tranzitor thông bão hòa.

1LI U dt

L= ∫

- Khi UB = 0, Tranzitor t t

Pv = Uv.ILtb.tx

Pr = Urtb.ILtb.Tx

Pv Pr ⇒ Uv.ILtb.tx = Urtb.ILtb.Tx

x rtb

x v

t UT U

⇒ =

xrtb v

x

tU UT

⇒ =

Nh v y ta có 3 cách n áp xung:

Cách 1: Gi Tx không i ( Tx = const ), tx và Uv thay i t l ngh ch v i nhau ( t ng

tx bao nhiêu thì gi m Uv b y nhiêu l n và ng c l i )

Cách 2: Gi tx = const, Tx và Uv thay i nh nhau

Cách 3: Tx, tx cùng thay i theo Uvà Urtb = const.

5.5. Các vi m ch n áp:Ngày nay th ng ng i ta ch t o các vi m ch có ch c n ng n áp v i các tham s

chu n. Các vi m ch này do c ch t o hàng lo t nên giá thành c ng r t r và thông

d ng. Các vi m ch n áp g m 2 lo i: lo i th nh t có n áp l i ra c nh và lo i th

hai có i n áp ra có th c u ch nh trong m t d i nào ó.

C u t o bên trong c a các vi m ch n áp này có s n hình nh hình 5.24

115

Hình 5.24. C u t o bên trong c a m t vi m ch n áp

Trong m ch dùng diode D2 làm ngu n n áp chu n Uch. Do ph n h i âm t o b i

phân áp R1 R2 nên th n áp ra c xác l p b ng : U2 =Uch (1 + R2 / R1 )

T Ck dùng hi u ch nh t n s c a s nh m ch ng t kích. V i lo i có i n áp ra

c inh, n hình là các h vi m ch 78-xx và 79-xx. H này là các vi m ch n áp có

3 chân ra: u vào, u ra và u n i t, dòng i n áp ra c c i th ng c 1A v i

i u ki n vi m ch c g n cánh to nhi t thích h p. Lo i 78xx cho các vi m ch có

i n áp vào có d i t 5 VDC n 30 VDC, n áp ra c nh +5 V v i lo i 7805,

+12V v i lo i 7812, v.v... Lo i 79xx cho các vi m ch n áp có d i n áp vào t -5

VDC n -35 VDC; i n áp ra c nh -5 V v i lo i 7905, -12V v i lo i 7912, v.v...

V i lo i có n áp ra bi n i c, thí d vi m ch LM-327 c ng có 3 chân ra: u

vào, u ra và u n i v i bi n tr u ch nh. u kia c a bi n tr c n i v i t.

Lo i này cho i n áp vào t +5 VDC n 35 VDC và có th nh n c n áp ra n

áp v i giá tr tu ý trong d i t +3 V n +30 V c u ch nh b ng bi n tr . Hình

d ng và chân n i c a hai vi m ch n áp c nh 7805 và 7905 và vi m ch n áp có th

i u ch nh i n áp ra c LM-327 cho trên hình 5.25. Các lo i khác c ng có hình

d ng t ng t .

Hình 5.25. Hình d ng và chân n i c a các vi m ch h 7805 và 7905

Ngoài ra còn có lo i vi m ch n áp có h s n áp cao h n các lo i k trên, nh ng có

dòng t i nh ch c vài ch c mA. Thí d nh lo i A- 723 là vi m ch c óng v

14 chân, hai hàng. Th ng lo i này c s d ng trong các m ch u khi n òi h i

116

n nh cao, còn ph n công su t c nó u khi n là các transistor ho c vi m ch

công su t l n. kh i và hình d ng c a vi m ch này cho trên hình 5.26

.

Hình 5.26. kh i và hình d ng vi m ch n áp A-723.

Hình 5.26 là m t s s ng d ng c a các vi m ch n áp lo i 7805 và 7905. Các

lo i v i th n áp khác v nguyên t c c ng c dùng t ng t . Nhìn chung vi c s

d ng chúng r t thu n ti n và d dàng. Hình 5.26.a là s t o th n áp c nh +5V

t vi m ch 7805. Khi c n nâng cao dòng ra c a b n áp có th u thêm m t

transistor công su t ph nh hình 5.26.b. Cùng v i các transistor bên trong vi m ch,

nó t o ra m t s Darlington cho phép dòng ra b n áp t ng lên.

Hình 5.26. M t s s ngu n n áp dùng vi m ch.

Trong tr ng h p c n th ra n áp cao h n +5V nh ng ch có vi m ch 7805, có th dùng

hình 5.26.c trong ó diode n áp (zener) có th UZ c m c trong m ch gi a chân

3 c a vi m ch v i t. Cách này cho phép i n áp ra c t ng lên m t l ng b ng UZ.

i n tr R dùng u ch nh dòng c a diode n áp n m t giá tr g n c nh

117

I = (U2 UZ ) / R .

Khi c n có ngu n n áp l ng c c, có th dùng s nh hình 5.26.d, trong ó s d ng

bi n áp có cu n th c p có m gi a c n i t và hai vi m ch n áp trái d u là 7805

cho l i ra +5V và lo i 7905 cho l i ra là -5V.

118

TÀI LI U THAM KH O

1. K thu t m ch n t , Ph m Minh Hà, NXB KHKT, 1999.2. K thu t m ch n t 2, Nguy n V n Tu n.3. K thu t m ch n t , ào Thanh To n, Ph m Thanh Huy n, Võ Quang S n, HGiao thông v n t i.4. Electronics Circuits, Ghausi ISBN Editor, 1982

Documents

¦ NG: NGUYÊN LÝ , Ê N T ð 2 · PDF file2.2.3. Các ch Í tiêu c k b §n c ëa dao ÿ Ýng ÿã ÿL Åu biên.....34 2.2.4 Ph m kng pháp tính toán m ¥ch ÿL Åu biên