Kỹ thuật mạch tương tự.

Nguồn dòng:

a) Khái niệm và ứng dụng

Nguồn dòng là một mạch điện cung cấp một dòng điện không phụ thuộc tải.

Nguồn dòng có rất nhiều ứng dụng :

- Nguồn dòng tín hiệu khi cần truyền đi xa: để tránh sai số do điện trở đường

dây, nhiễu điện áp cảm ứng.

- Nguồn dòng trong các mạch nạp xả tụ điện, nhằm tuyến tính hóa điện áp

nạp và xả.

- Nguồn dòng trong các mạch cấp điện cho diode zenner, để có điện áp ổn

định.

- Nguồn dòng cho các mạch đo lường dựa trên điện áp trên hai đẩu điện trở

b) Phân loại :

- Nguồn dòng cố định: cho dòng ra ổn định và không thay đổi.

- Nguồn dòng phụ thuộc: cho dòng ra tỷ lệ với một áp điều khiển đầu vào.

c)

pdf84 trang | Chia sẻ: Mr Hưng | Ngày: 09/09/2016 | Lượt xem: 10 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Kỹ thuật mạch tương tự., để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ông, xung tam giác, dao động hình sin, thậm chí cả tín hiệu điều chế. 60 Một sơ đồ khối dạng này trình bày ở hình 3.2.1.1 Ở đây mạch tích phân I và Rơle R tạo thành một hệ tự dao động cho ra xung vuông và xung tam giác. Xung tam giác qua bộ biến đổi F được biến thành dao động hình sin. Nhược điểm của dao động hình sin này là có độ méo phi tuyến lớn hơn so với trường hợp 1. Phương pháp thứ ba tạo ra dao động hình sin nhờ sử dụng kỹ thuật số (Hình 6.2a) .TX là bộ tạo xung nhịp , C là bộ đếm thuận nghịch dùng để mở theo thời gian giá trị tức thời của đối số , DFC - bộ biến đổi số - hàm để tạo các giá trị của dao động hình sin ở dạng số , DAC - bộ biến đổi số - tương tự biến đổi tín hiệu số ở đầu ra của mạch DFC sang dạng tương tự là dao động hình sin. Độ méo của dao động hình sin ở đây phụ thuộc vào số mẫu K được lấy trong một chu kỳ. (hình 6.2b).Số lượng lấy mẫu K càng lớn thì độ méo càng nhỏ , độ chính xác càng cao. Bây giờ ta xét phương pháp thứ nhất là phương pháp thông dụng nhất.Một hệ dao động tự kích gần với một hệ bảo toàn năng lượng có phần tử khuếch đại đơn hướng K và mạch hồi tiếp dương  như ở hình 3.2.1.3. K =  .K K (*) Trong đó K là hệ số khuếch đại của phần tử khuếch đại (đơn hướng),  hàm truyền đạt phức của mạch hồi tiếp , K là hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại có hồi tiếp. Từ (*) dễ dàng nhận thấy khi : Kβ = ) k (j eK    = 1 (**) thì K = , mạch ở trạng thái tự kích ,sẽ là một mạch tạo dao động. Điều kiện (** )có thhể viết cụ thể hơn K (1) K +  = 2K (2) Điều kiện trên gọi tương ứng là điều kiện cân bằng biên độ và cân bằng pha. Về mặt vật lý hệ hình (3.2.1.3) là một hệ tự dao động khi phần tử khuếch đại K bù đủ năng lượng tổn hao trong vòng hồi tiếp (điều kiện cân bằng biên độ) và bù đúng lúc (điều kiện cân bằng pha). Nếu điều kiện cân bằng pha chỉ đúng cho một tần số thì dao động tạo ra sẽ là dao động hình sin của tần số đó. t x(t) b) Tx DFCC DAC a) H×nh 3.2.1.2 a)S¬ ®å khèi TDD h×nh sin trong KT sè b)§ å thÞ xÊp xØ dao ®éng h×nh sin b»ng c¸c gi¸ trÞ gi¸n ®o¹n K  H×nh 3.2.1.3 S¬ ®å khèi hÖ dao ®éng tù kÝch 61 Quá trình tạo dao động hình sin gồm ba giai đoạn như sau:  Khi ta đóng nguồn một chiều cho mạch thì ở đầu vào của mạch khuếch đại sẽ xuất hiện rất nhiều các thành phần hài do đột biến nguồn. Chúng được khuếch đại và qua mạch hồi tiếp dương để trở lại đầu vào. Lúc này các thành phần có biên độ rất nhỏ. Thành phần tần số thoả mãn điều kiện (2) sẽ được tăng đần về biên độ . Giai đoạn này gọi là giai đoạn tự kích hay phát sinh dao động .  Giai đoạn thứ hai là giai đoạn thiết lập dao động : biên độ của dao động tăng dần. Trong giai đoạn này biên độ và tần số của dao động dần tiến về giá trị ổn định . Đây là quá trình quá độ diễn ra trong mạch.  Giai đoạn thứ ba là giai đoạn xác lập dao động , biên độ và tần số của dao động có giá trị ổn định. Các mạch tạo dao động hình sin dạng này có thể là thuần kháng LC ghép biến áp, ghép phân áp điện cảm (biến áp tự ngẫu) , hoặc phân áp điện dung , có thể là dao động RC. Lần lượt sẽ xét nguyên lý làm việc của chúng. 3.2.2 Tạo dao động hình sin LC ghép hỗ cảm Mạch tạo dao động loại này có một hệ thống chọn lọc (hệ thống các khung cộng hưởng LC) mắc ở mạch ra hoặc mạch hồi tiếp. Phần tử khuếch đại K có thể là đèn điện tử, tranzsto, khuếch đại thuật toán. Xét sơ đồ hình 3.2.2.1 với phần tử khuếch đại là khuếch đại thuật toán mắc không đảo ; Mạch hồi tiếp là hệ cộng hưởng LC , hồi tiếp thực hiện qua đại lượng hỗ cảm M (ghép biến áp ) . 21LLkM  , 0 k  1, L1và L2 là điện cảm tương ứng của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp ). Ở đây phần tử khuếch đại là khuếch đại thuật toán mắc không đảo,hệ thống cộng hưởng là khung cộng hưởng song song LC,điện áp hồi tiếp lấy trên cuôn thứ cấp,các dấu (*) chỉ các cực cùng tên để đảm bảo hồi tiếp dương.Hệ số khuếch đại của mạch khuếch đại là: * ** )()( K R R1K 1 R RR1K U U U U U U K 1 1 1 11 P ra N ra V ra      * * +_ U1 Uht M R (K*-1)R1 R1 1 C H×nh 3.2.1.1.M¹ch TD§ ghÐp hç c¶m 62 Vì trở kháng ra của KĐTT nhỏ nên mắc thêm điện trở R giảm ảnh hưởng trở kháng ra nhỏ của KĐTT đến trở kháng sóng  của mạch cộng hưởng LC. Điện áp hồi tiếp : uht = 11 uβu L M  M - đại lượng hỗ cảm, L - Điện cảm của khung dao động ura = K * uht Tại nút 1 phương trình định luật kiếc khốp 1 là : 0dtu L 1 dt du C R uu 1 1r   1 Thay vào ta được phương trình vi phân : 0uω dt du α2 dt ud r 2 0 r 2 r 2  (*) Trong đó  = RC K    là hệ số suy giảm ; 0 = LC  Tần số cộng hưởng riêng của khung dao động LC. Dạng phương trình (*) là một phương trình vi phân đặc trưng cho một hệ dao động tự do nói chung .. Nghiệm của (*) có dạng : ura =  teU 220t0ra  cos Với ba giai đoạn diễn ra trong mạch tạo dao động thì : - Giai đoạn tự kích dao động phải có biên độ t0ra eU  tăng dần, nghĩa là  1 . Như vậy khi tự kích phần tử khuếch đại cần bù năng lượng lớn hơn phần năng lượng tổn hao trong vòng hồi tiếp dương. M Cb Rb CE RE L C CE RE -Ucc + C L Uht M a) b) H×nh 3.2.2.2 a)T¹o dao ®éng ghÐp biÕn ¸p m¾c emit¬ chung b) T¹o dao ®éng ghÐp biÕn ¸p m¾c baz¬ chung 63 - Giai đoạn hai là giai đoạn quá độ , giảm dần tiến tới giá trị = 0. - Giai đoạn ba  = 0, biên độ và tần số cả dao động được xác lập . Nếu  > 0 thì mạch không thể tự kích. Tương tự như mạch hình 3.2.2.1 là các mạch hình 3.2.2.2a,b dụng tranzisto lưỡng cực mắc theo sơ đồ emitơ chung và bazơ chung. Hình 3.2.2.2a mắc emitơ chung, tranzisto đảo pha tín hiệu từ đầu vào đến đầu ra nên hệ số hồi tiếp  sẽ có giá trị âm, tức là M nhận giá trị âm. còn ở mạch hình 3.2.2.3b thì tranzisto mắc bazơ chung nên tín hiệu không đảo pha từ đầu vào đến đầu ra, hệ số hồi tiếp dương nên M cũng đương tương tự như hình 3.2.2.1. 3.2.3 Tạo dao động hình sin kiểu 3 điểm Mạch tạo dao động LC có thể có ba điểm nối giữa hệ thống chọn lọc và phần tử khuếch đại. Lúc này phần hồi tiếp dương được thực hiện qua bộ phân áp điện dung hoặc điện cảm. Đầu tiên xét nguyên lý chung như sơ đồ hình 3.2.3.1 (sơ đồ rút gọn không biểu diễn mạch cấp nguồn).Trong đó Z1, Z2, Z3 là các phần tử của hệ cộng hưởng nối tiếp theo mạch vòng với Z1 = r1 + jX1 Z2 = r2 + jX2 Z3 = r3 + jX3 ri - điện trở tổn hao của tổng trở Zi, Xi có thể âm hoặcdương tuỳ theo tính chất của Zi và luôn thoả mãn: ri << Xi Hệ số khuếch đại của mạch : K = - S . Zt Trong đó Zt là trở kháng mạch tải của mạch khuếch đại : Zt  Z3 // (Z1+ Z2) = Z3 =  Z Z Z Z Z Z 3 1 2 1 2 3    Hệ số truyền của mạch hồi tiếp: 21 2 ra ht ZZ Z U U   Điều kiện sẽ là     1 ZZZ ZZ ZZ Z ZZZ ZZZ K 321 32 21 2 321 213       . )( Kết hợp điều kiện ta sẽ được 1 XXXjrrr XX SK 321321 32    )( Như vậy thì X1+X2+X3 = 0 (1) 1 rrr XSX 321 32   (2) H×nh 3.2.3.1 S¬ ®å TD§ ba ®iÓm tæng qu¸ t Z1 Z3 U ht Z2 Ura 64 (1) và (2) tương ứng là điều kiện cân bằng pha và cân bằng biên độ. Từ (2) suy ra X2 và X3 phải cùng tính (cùng dấu) cảm hoặc cùng tính dung. Kết hợp với (1) thì X1 phải khác dấu với X2 và X3 . Như vậy có hai loại mạch ba điểm tổng quá hình 3.2.3.2 là: Mạch ba điểm điện cảm(hình 3.2.3.2.a)hay mạch Harley. X2, X3 > 0 ; X1 < 0 Mạch ba điểm điện dung(hình 3.2.3.2.b)hay mạch Collpid. X2, X3 0 Hình 3.2.3.3 là một mạch tạo dao động ba điểm điện cảm (sơ đồ Hartley) mắc emitơ chung. ở đây X3=XCE= L1 > 0 X2 = XBE = L2 > 0 X1 = XCB =     C Hệ số hồi tiếp : n L L U U CE BE    Tần số cộng hưởng bằng tần số của dao động tạo ra thoả mãn (1)là: fd đ = fCh = C)LL(   Tại tần số cộng hưởng trở kháng tải Zt sẽ là : Ztc h = p 2 Rtđ //   n h e Hệ số khuếch đại: K = - S . Ztc h = -           n h //RtdP h h e e e Trong đó p là hệ số ghép tranzisto vào mạch cộng hưởng p =    LL L h n e11 2 - trở kháng vào của tranzisto phản ánh vào khung cộng hưởng . S=g21 hỗ dẫn của tranzisto. Thay vào điều kiện ta sẽ được : (1+n 2 )h11e + n 2 Rtđ - nRtđh21e  0 (*) Trong biểu thức dấu " 1 ); dấu " = " ứng với giai đoạn xác lập dao động. a) b) H×nh 3.2.3.2. S¬ ®å tæng qu¸ t m¹ch TD§ 3 ®iÓm a)®iÖn c¶m b) ®iÖn dung +Ucc Rc R1 CE RE R2 L1 C E L2 B H×nh 3.2.3.3. M¹ch ba ®iÓm ®iÖn c¶m m¾c Emit¬ chung 65 Thường n << 1 nên (*) có dạng :      td td R eh eh n eh R n (**) Giải (**) với dấu "=" tìm được hai giá trị của n là n1 và n2 : Rtd hhh n ee,               Giá trị của n nằm trong khoảng: n2 < n < n1 thì mạch sẽ dao động . Khi dao động đã xác lập thì n nhận giá trị n1 hoặc n2 . Hình 3.2.3.4a là mạch dao động ba điểm điện dung ( Collpid) mắc emitơ chung. ở đây X1 = XCB = L > 0 X2 = XBE =     C X3 = XCE =     C Tương tự như sơ đồ ba điểm điện cảm, ở đây : K = - g21eZtc h = -           n h //Rtdp h h e e e  = - C C 1 2 = - n Điều kiện sẽ là :      e e h h .nRtd eh Rtd n Tần số của dao động tạo ra sẽ là: fd đ = fCh =      CC CC L Một dạng mạch Collpid trình bày trên hình 3.2.3.4b gọi là mạch Clapp. Khác với mạch ở hình 3.2.3.4a, ở mạch Clapp hình 3.2.3.4b thì XCB = X1= L - C  Để thoả mãn điều kiện cân bằng pha thì tại tần số dao động nhánh LC phải mang tính chất điện cảm ,tức: dđ L > C 1 dd. . Hệ số ghép giữa tranzisto và hệ thống cộng hưởng ( lập bởi L và Ctđ). +Ucc Cn R 2 R E C E R 1 C 1 C 2 L C E B +Ucc R1 R2 RE CE R1 C1 C2 L C C E B Rc Cr CV a) b) H×nh 3.2.3.4 a) m¹ch dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung b) m¹ch dao ®éng 3 ®iÓm ®iÖn dung Clapp 66 p =   C C U U td td CE Trong đó CCCCtd         Thường chọn C <<C1, C2 nên Ctđ  C . Vì vậy p  C C1 << 1 ; Nghĩa là Tranzisto được ghép rất lỏng vào khung cộng hưởng nên điện dung ký sinh ở đầu vào và đầu ra của nó rất ít ảnh hưởng đến khung cộng hửơng. Tần số của dao động tạo ra là: fd đ  fc h = LC2 1 LC2 1 td    Phân tích điều kiện như đã làm ở trên xác định được n1,2 =                    C C Rtd hhh eee Giả sử với mạch 3.2.1.2.4a có các tham số : L = 25H; C1 = 1nF ; C2 = 100nF ; h21 e = 100 ; h11e = 12,5k. Hãy kiểm tra với hệ số phẩm chất Q =80 xem mạch có dao động được hay không. Điều kiện cân bằng biên độ          nehRn eh.nR K td td Điều kiện này tương tự như n =  =        , C C Ctđ = nF . CC CC        Rtđ =    kQ Ctd L Q r 65,1280.10.2580. 10.1 10.25 .. 3 9 62   Thay vào vế phải của (6.30)       , .. .,. K Điều kiện tự kích về biên độ là thoả mãn. Còn điều kiện cân bằng pha thoả mãn tại tần số: fd đ = fc h =                 ..LCtd CC CC L  0,010065.106 Hz = 10,065KHz  10 kHz 67 3.2.4 Tạo dao động RC Các mạch tạo dao động LC ở tần số thấp làm việc kém ổn định và có kích thước lớn do trị số điện cảm cần lớn.Vì vậy ở vùng tần số thấp thường sử dụng các mạch tạo dao động RC ; tuy nhiên cũng có thể sử dụng các mạch tạo dao động RC với tần số tới vài MHz. Ở các mạch tạo dao động RC khâu hồi tiếp sử dụng các phần tử điện trở và điện dung.Có hai loại mạch mạch tạo dao động RC thông dụng là mạch kiểu 3 khâu RC (Cầu Xiphorop) và kiẻu cầu cân bằng pha (cầu Vien) 3.2.4.1 Mạch tạo dao động kiểu cầu Xiphorop . Mạch tạo dao động loại này khi sử dụng phần tử khuếch đại K là mạch Emitơ chung hoặc khuếch đại thuật toán mắc đảo thì điện áp ra sẽ ngược pha với điện áp vào, tức là K =  . Như vậy mạch hồi tiếp cũng phải quay pha ( di pha ) tín hiệu một góc  = để thoả mãn điều kiện .Mạch RC quay pha(mạch hồi tiếp)thường dùng là mạch lọc thông cao hình 3.2.4.1.1a hoặc thông thấp 3.2.4.1.1b . Với lọc thông cao, mạch tạo dao động dùng Tranzisto mắc emitơ chung có dạng hình 3.2.1.3.1 . Lập phương trình dòng điện mạch vòng hoặc điện thế điểm nút cho mạch hình 3.2.4.1.1a , giải tìm quan hệ giữa UB = Uht và UC = Ura sẽ tìm được:                    22 1 6 11 51 1 RCRC j RC U U r ht (*) Để có  = tức  là một số thực âm thì :     RC = 0 Từ đó xác định tần số của dao động : RC62 1 f RC6 1 dddd   ; Thay d đ vào biểu thức(*) tìm được:    1 29 như vậy thì K = -29 Với mạch quay pha là bộ lọc thông thấp hình 3.2.4.1.1b sẽ tìm được C C C R R R C C C R R R a) b)H×nh 3.2.4.1.1 a)M¹ch quay pha d¹ng läcRC th«ng cao b)M¹ch quay pha d¹ng läcRC th«ng thÊp C C C R R R R1 CE RE RC Cn R2 H×nh.3.2.4.1.2.TD§ cÇu Xiphorop trªn tranzisto m¾cEC +ECC Ura Uht  K 68  dd RC    1 10 7 1 18 4 ; , Sơ đồ TDĐ trên hình 3.2.4.1.3.là mạch cầu Xiphorop xây dựng trên khuếch đại thuật toán tương tự như mạch hình 3.2.4.1.2. ở đây có hai mạch hồi tiếp: mạch  là mạch hồi tiếp dương bảo đảm cân bằng pha,mach hồi tiếp âm R1RN đảm bảo hệ số khuếch đại : k= 29 R R 1 N  . 3.2.4.2 Mạch tạo dao động kiểu cầu Viên. Nếu phần tử khuếch đại K có tín hiệu vào và ra đồng pha, tức K = 0 thì mạch hồi tiếp sẽ là một mạch cầu Viên không quay pha dạng hình 3.2.4.2.1 . Đó là một mạch lọc thông dải . Dễ dàng xác định được hàm truyền của nó ,coi Z1 là R1 mắc nối tiếp C1, coi Z2 là R2 mắc song song C2:           12 21 1 21 21 2 1 2 1 1 CR CRj C CR ZZ Z U U r v    Để  = 0 thì  là một số thực dương nên R1C2 -   CR = 0 từ đó sẽ có tần số của dao động 2121 dd 2121 dd CCRR2 1 f CCRR 1   ; Nếu chọn R1 = R2 = R , C1 = C2 = C thì fd đ = 3 1 ; 2 1  RC và K = 3 Hình 3.2.4.2.2a là mạch tạo dao động RC cầu Viên với mạch khuếch đại là gồm 2 tầng trên 2 tranzisto mắc emitơ chung để ghép qua Cn có K=0.Hai tầng T1 và T2 được định thiên tương ứng bằng Rb1-Rb2 và R'b1-R'b2. Mạch hình 3.2.4.2.2b sử dụng khuếch đại thuật toán g với mạch hồi tiếp âm R0RN và hồi tiếp dương R1C1R2C2 tạo thành mạch cầu Viên có 4 đỉnh là đầu vào đảo N, đầu ra ; đầu vào không đảo P và mat. Nhánh hồi tiếp âm R0RNxác định hệ số khuếch đại + _ H×nh 3.2.4.1.3 TD§ trªn K§ TT m¾c ®¶o C C C R R R  R1 RN Ura UhtK H×nh 3.2.4.2.1 M¹ch håi tiÕp cÇu Viªn  R1 R2 Ura UhtC2 C1 69 K = 1 + 0 N R R = 3 do vậy RN = 2R0 Thực RN = 2R0 ra cũng là điều kiện cân bằng của cầu. Khi cầu cân bằng thì mạch không thể dao động nên cần chọn RN lớn hơn 2R0 một chút . + _ H×nh 3.2.4.2.2. TD§ cÇu Viªn a) Trªn 2 tranzisto m¾c EC b) Trªn K§ TT m¾c kh«ng ®¶o  R2 UhtC2 R1 C1 K Rb1 Rb2 Ura R'b2 R'b1 RC1 RC2 + _ CnT1 T2 ECC R1 C2 C1 R2R0 Rht a) b) 70 Chương 4. Mạch nguồn Bài giảng số 1  Thời lượng: 5 tiết.  Tóm tắt nội dung :  Nguồn chỉnh lưu  Nguồn ổn áp 1 chiều tuyến tính o Ổn áp tham số o Ổn áp một chiều kiểu bù o Ổn áp xung 4.1 Nguồn chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu là mạch biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. 4.1.1 Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ: Hình 4.1.1.1 Mạ ỉn lưu 1 n u kỳ Các linh kiện trong mạch:  V1 là điện áp lưới 220V, 50Hz.  T1 là biến áp, thực hiện biến đổi dòng xoay chiều thành dòng xoay chiều có biên độ thay đổi.  D1 là diode bán dẫn, nhờ tính chất van dòng điện sẽ chỉnh lưu dòng xoay chiều phía thứ cấp của biến áp thành dòng 1 chiều. Mạch điện thực hiện biến đổi điện áp lưới thành điện áp một chiều. Dạng sóng tín hiệu vào-ra của mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ được trình bày như trong hình vẽ: 71 Hình 4.1.1.2 Dạng sóng tín ệu vào-r ủ mạ ỉn lưu 1 n u kỳ Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn.  0 < t < T/2: U2>0 => diode phân cực thuận => U0=U2 .  T/2 < t < T: U2 diode phân cực ngược => U0=0. Nhận xét:  Tại đầu ra, điện áp luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Tuy nhiên, điện áp ra chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ dương của điện áp vào. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.  Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U2 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U2) 2 22 0 2 0 2 ___ 0 45.0 .2 2 )2cos( . .2 )sin(..2 1 U U f ft T U dttU T U TT         Tín hiệu ra U0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1 chiều mong muốn là tín hiệu bằng ph ng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng ph ng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 T1 U2 C1 Hình 4.1.1.3 Mạ ỉn lưu 1 n u kỳ ó tụ đ ện 72 Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng ph ng hơn. Hình 4.1.1.4 Dạng sóng tín ệu ủ mạ ỉn lưu 1 n u kỳ ó tụ đ ện 4.1.2 Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ: D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 10k T1 D2 U 21 U 22 Hình 4.1.2.1 Mạ ỉn lưu 2 n u kỳ Các linh kiện trong mạch:  V1 là điện áp lưới, 220V, 50Hz.  T1 là biến áp có điểm đất chung ở giữa. Hai điện áp ra U21 và U22 sẽ ngược pha nhau.  Hai diode D1 và D2 phối hợp với nhau đảm bảo điện áp ra tồn tại trong cả hai chu kỳ. Mạch điện thực hiện biến đổi điện áp lưới thành điện áp một chiều. 73 Hình 4.1.2.2 Dạng sóng tín ệu vào-r ủ mạ ỉn lưu 2 n u kỳ Tín hiệu vào là tín hiệu tuần hoàn theo chu kỳ T, do đó ta chỉ cần tính toán trên 1 chu kỳ từ 0 đến T. Các chu kỳ còn lại tín hiệu sẽ tuần hoàn.  0 < t < T/2: U21>0 => Diode 1 phân cực thuận U22 Diode 2 phân cực ngược  T/2 < t < T: U21 Diode 1 phân cực ngược U22>0 => Diode 2 phân cực thuận Nhận xét:  Tại đầu ra, điện áp ra luôn ≥0 nên mạch đã thực hiện việc chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều. Điện áp ra tồn tại trong cả hai nửa chu kỳ. Vì vậy, mạch được gọi là mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ.  Giá trị trung bình của điện áp ra được tính như sau (giả sử U21 và U22 là điện áp hình sin, có giá trị hiệu dụng là U2). Dễ thấy giá trị trung bình của điện áp ra trong mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ gấp đôi trường hợp chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ, vậy 2 ___ 0 9.0 UU   Để đánh giá độ bằng ph ng của điện áp ra, thường sử dụng hệ số gợn sóng được định nghĩa đối với thành phần sóng bậc n:  0U U q nmn  với Unm là biên độ sóng có tần số n.ω, U0 là thành phần điện áp 1 chiều trên tải. Đối với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ ta có: q1 = 0.67 Tín hiệu ra U0 là tín hiệu 1 chiều tuy nhiên tín hiệu này không ổn định. Tín hiệu 1 chiều mong muốn là tín hiệu bằng ph ng và ổn định. Để làm cho tín hiệu ra bằng ph ng hơn, ta mắc thêm tụ điện vào mạch như sau: => U0=U21 => U0=U22 74 D1 V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 T1 U D2 21 U 22 C1 Hình 4.1.2.3 Mạ ỉn lưu 2 n u kỳ ó tụ đ ện Do quá trình phóng và nạp của tụ điện làm cho điện áp ra bằng ph ng hơn. Hình 4.1.2.4 Dạng sóng tín ệu ủ mạ ỉn lưu 2 n u kỳ ó tụ đ ện. Khi có thêm tụ điện, giá trị trung bình của điện áp ra sẽ tăng 2 ___ 0 .2 UU  và hệ số gợn sóng giảm q1 ≤ 0.02. 4.1.3 Mạch chỉnh lưu cầu: V1 220 V 50 Hz 0Deg R1 T1 D1 D2 D3D4 U2 U0 Hình 4.1.3.1. Mạ ỉn lưu ầu Các linh kiện trong mạch:  4 diode D1, D2, D3, D4 mắc như trên gọi là mắc theo hình cầu.  V1 là nguồn điện áp lưới.  T1 là biến áp. 75 Mạch thực hiện biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp lưới thành dòng điện một chiều như hình vẽ sau: Hình 4.1.3.2 Dạng sóng tín ệu vào-r ủ mạ ỉn lưu ầu  0 < t < T/2: U2 > 0 => D1, D3 phân cực ngược; D2, D4 phân cực thuận => U0 = U2  T/2 < t < T: U2 D1, D3 phân cực thuận; D2, D4 phân cực ngược => U0 = -U2 Nhận xét: Điện áp tại đầu ra của mạch chỉnh lưu cầu giống như mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Tuy nhiên, do luôn có hai diode phân cực ngược nên điện áp ngược đặt lên mỗi diode khi phân cực ngược chỉ bằng một nửa so với trường hợp mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Điều này rất có ý nghĩa khi chọn linh kiện cho mạch. 4.1.4 Chỉnh lưu bội áp. Trong tất cả các sơ đồ đã xét trên điện áp ra trong mọi trường hợp không thể vượt quá mức biên độ của điện áp vào U2m. Trong thực tế nhiều lúc đòi hỏi điện áp ra lớn gấp q lần điện áp của sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kỳ. Lúc đó sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu bội (nhân) áp. Xét sơ đồ nhân đôi hình 4.1.4.1. Thực chất sơ đồ này là hai sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kỳ mắc nối tiếp, điện áp ra của chúng được cộng lại trên tải. Ở bán chu kỳ dương diot D1 thông, tụ C1 nạp điện. Nửa chu kỳ tiếp theo tụ C2 nạp qua diot D2 thông. Chiều của các điện áp nạp có dạng như trên hình vẽ. Từ trên hình này ta thấy điện áp trên tải bằng tổng điện áp trên hai tụ điện(2E0). Tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp nguồn. H×nh 4.1.4.1.M¹ch nh©n ®«i diÖn ¸p R + _ 1 t C D u 1 2CD E 2 0 0 E + + _ _ 2E2 b) u2 C C1 2 2 1 D D Rt +_ u2 C C1 2 1 D D R t D C 3 2 3 a) H×nh 4.1.4.2.M¹ch ChØnh luu nh©n ¸p a)) Nh©n ®«i ®iÖn ¸p b) Nh©n ba ®iÖn ¸p 0 76 Hình 4.1.4.2a lại có cách mắc nhân đôi điện áp, không phải bằng hai tụ mắc nối tiếp như đã xét, mà thực hiện như sau. Giả sử trong thời gian nửa chu kỳ thứ nhất điện áp trên cuộn thứ cấp của biến áp có cực tính sao cho diot D1 thông, tụ C1 nạp điện đến giá trị E0 với cực tính như trên hình vẽ; ở nửa chu kỳ tiếp theo diot D2 thông, điện áp trên tụ C2 bằng điện áp cuộn thứ cấp cộng với điện áp đã được nạp trên tụ C1 nên có trị số xấp xỉ 2E0. Tấn số đập mạch bằng tần số nguồn xoay chiều. Tương tự như vậy có thể xây dựng sơ đồ nhân ba (hình 4.1.4.2b), nhân bốn, nhân năm. 4.1.5 Lọc san bằng. Trường hợp đơn giản nhất lọc san bằng là dùng chính tụ Ct thoả mãn hệ số đập mạch Kđ.Lúc đó cần chọn tụ để thoả mãn: Kđ=2/(2fđmCt) fđm : tần số đập mạch Trị số tụ Ct thường là tụ hoá từ vài chục F đến vài ngàn F. . Trong trường hợp mắc tụ lọc có trị số khá lớn (tụ càng lớn thì kích thước và giá thành càng tăng) mà hệ số đập mạch vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải mắc bộ lọc san bằng giữa tải và mạch chỉnh lưu. Mạch lọc san bằng đơn giản nhất là mạch lọc RC như hình 4.1.5.1a. Cần chọn hằng số thời gian =RC thoả mãn yêu cầu hệ số đập mạch đối với tần số đập mạch cơ bản. Hiệu quả san bằng càng lớn nếu như ta chọn mức thoả mãn của bất đ ng thức sau càng cao. R>>1/(2fđmC) fđm : tần số đập mạchcủa điện áp ra . Vì vậy thường ở đây người ta tăng giá trị của tụ C. Nếu tăng giá trị của C đến mức khá lớn mà chưa đủ độ san bằng thì cần thay điện trở R bằng cuộn cảm L như ở hình 4.1.5.1.b. Mạch này lọc san bằng tốt nhưng cuộn cảm có trọng lượng, kích thước đáng kể, giá thành cao nên ít được sử dụng trong thực tế. 4.2 Nguồn ổn áp 1 chiều tuyến tính Một mạch điện tử bất kỳ sẽ làm việc không tốt khi nguồn một chiều cung cấp cho nó không giữ đúng giá trị danh định. Nguyên nhân của sự thay đổi đó có khá nhiều, nhưng đáng quan tâm nhất là sự thay đổi của điện lưới xoay chiều và sự thay đổi của tải. Một trong những cách để khắc phục sự thay đổi điện áp nguồn điện lưới là sử dụng các máy ổn áp xoay chiều được sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên như vậy chưa đủ để máy điện tử làm việc bình thường. Vì vậy cần tạo ra các mạch điện giữ cho điện áp một chiều sau khi chỉnh lưu có giá trị ổn định trong một phạm vi nào đó.Ta gọi các mạch đó là các mạch ổn áp một chiều hay thường gọi tắt là ổn áp R a) C C Rt R C C Rt b) Hình 4.1.5.1. Mạch lọc a)lọc RC b)lọc LC 77 4.2.1 Các tham số ổn áp một chiều Một mạch ổn áp mô hình như một mạng bốn cực hình 4.2.1.1 được đặc trưng bởi các tham số sau đây: Hệ số ổn áp, đó là tỷ số giữa lượng biến thiên điện áp tương đối ở đầu vào và đầu ra : constR U U U U K t r r v v d«    Hệ số ổn áp đường dây: Kô.dây= % U U r r 100  (khi UV biến thiên 10%) Hệ số ổn áp tải: Kô.dây= % U U r r 100  (khi It=It max) Điện trở động đầu ra đặc trưng cho sự biến thiên của điện áp ra khi dòng ra (dòng tải) thay đổi (lấy theo trị tuyệt đối): RRA=URA/It (khiUV=const.) Hiệu suất , là tỷ số giữa công suất ra tải và công suất danh định ở đầu vào: = VV t.RA I.U IU 4.2.2 Ổn áp một chiều bù tuyến tính. Mạch ổn áp tham số tuy đơn giản tiết kiệm nhưng có nhược điểm là có độ ổn định không cao, trị số của điện áp

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbai_giang_dtcntt_5081.pdf
Tài liệu liên quan