Giáo trình Điện tử thông tin - Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Hạnh Tuyết | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện tử thông tin phần 2 với 3 chương còn lại trình bày về ứng dụng varicap trong điện tử thông tin, kỹ thuật FM tần số thấp, vòng khóa pha PLL trong điện tử thông tin. Tham khảo tài liệu để nắm bắt chi tiết cuốn giáo trình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện tử thông tin - Phần 2

45 Ch−¬ng 4 øng dông Varicap trong ®IÖn tö th«ng tin 4.1 Kh¸i niÖm Varicap lμ mét linh kiÖn b¸n dÉn cã ®iÖn dung thay ®æi theo ®iÖn ¸p ®Æt vμo mèi nèi p-n cña nã. Varicap ®−îc øng dông nhiÒu trong c¸c bé thu ph¸t sãng VHF vμ UHF, dïng ®Ó thay ®æi tÇn sè trong c¸c bé céng h−ëng ®Ó lùa chän c¸c kªnh sãng, ®Ó nh©n vμ chia tÇn sè, tù ®éng kiÓm so¸t tÇn sè, ®iÒu chÕ AM, FM hoÆc sö dông trong c¸c m¸y ®o tÇn sè cao vμ c¸c m¸y ®o c−êng ®é tr−êng. Varicap ®−îc ký hiÖu nh− sau: H×nh 4.1 M¹ch t−¬ng ®−¬ng Varicap: RP LS RS CJ CC H×nh 4.2 Ls: ®iÖn c¶m do d©y dÉn kÕt hîp víi cÊu tróc b¸n dÉn. Rs: ®iÖn trë nèi tiÕp. Cj: ®iÖn dung bªn trong varicap, cã gi¸ trÞ thay ®æi theo ph©n ¸p ®Æt vμo. Rp: ®iÖn trë thay ®æi theo ®iÖn ¸p vμo, cã gi¸ trÞ lín nhÊt khi varicap ph©n cùc nghÞch vμ rÊt nhá khi varicap ph©n cùc thuËn. Cc: ®iÖn dung tiÕp xóc do d©y dÉn.
46 M¹ch t−¬ng ®−¬ng varicap th−êng ®−îc sö dông khi ph©n cùc ng−îc: RS CJ H×nh 4.3 m¹ch t−¬ng ®−¬ng cña ®¬n gi¶nVaricap C«ng thøc tiªu biÓu ®Ó tÝnh ®iÖn dung theo ®iÖn ¸p ph©n cùc: K CV = (4.1) (V + ϕ) γ Cv: ®iÖn dung t−¬ng ®−¬ng víi ®iÖn thÕ vμo V: ®iÖn ¸p ®Æt lªn varicap gåm ®iÖn ¸p ph©n cùc vμ ®iÖn ¸p tÝn hiÖu xoay chiÒu V = VPC + V AC γ: hÖ sè phô thuéc vμo vËt liÖu γ=1/3...1/2 K: hÖ sè phô thuéc cÊu tróc b¸n dÉn hiÖu ®iÖn thÕ tiÕp xóc ϕ= 0,5 ÷ 0,65 §Æc tuyÕn varicap tiªu biÓu cña Varicap Cv pF 250 200 150 100 50 V 0 5 10 15 20 25 30 §iÖn ¸p ph©n cùc nghÞch H×nh 4.4 §Æc tuyÕn cña Varicap Ta nhËn thÊy ®iÖn dung varicap ®Òu thay ®æi khi ph©n cùc thuËn vμ ph©n cùc nghÞch thay ®æi. Tuy nhiªn, khi ph©n cùc thuËn th× dßng qua varicap lμ dßng thuËn sÏ thay ®æi rÊt lín vμ Rp cã trÞ sè nhá, ®iÒu nμy lμm gi¶m phÈm chÊt cña m¹ch céng h−ëng. Trong ®iÒu kiÖn ph©n cùc nghÞch, dßng qua varicap rÊt bÐ, Rp rÊt lín, varicap ®−îc xem nh− kh«ng tiªu t¸n n¨ng l−îng (Q↑). Do ®ã varicap th−êng ®−îc ph©n cùc nghÞch ®Ó lμm viÖc. §Æc tuyÕn cã d¹ng tïy thuéc vμo sù ph©n bè t¹p chÊt trong diode biÕn dung.
47 0V VÝ dô ph©n cùc cho Varicap: BA163 Tªn : BA 163 §iÖn ¸p ng−îc tõ –1V ®Õn –12V 33K C−êng ®é dßng ®iÖn thuËn cùc ®¹i: -1V÷-12V ILvmax = 12/33k = 0,4 mA 4.2 C¸c chØ tiªu kü thuËt cña varicap 1. §iÖn thÕ lμm viÖc cùc ®¹i cña varicap: MWV (Maximum Working Voltage) lμ ®iÖn ¸p lμm viÖc cao nhÊt DC vμ AC ë ®Ønh, qu¸ ®iÖn ¸p nμy varicap sÏ háng. §iÖn ¸p nμy b»ng ®iÖn ¸p ph©n cùc, thay ®æi tïy tõng lo¹i varicap tõ -7V ÷ -200V 2. §iÖn ¸p ®¸nh thñng: BRV (Breakdown Voltage) lμ ®iÖn ¸p lμm cho dßng ph©n cùc gia t¨ng nhanh g©y h− háng (®¸nh thñng). 3. Dßng ®iÖn ng−îc cùc ®¹i: lμ dßng ®iÖn øng víi ®iÖn thÕ ng−îc lμm viÖc cùc ®¹i, tïy thuéc vμo lo¹i vμ c¸ch cÊu t¹o varicap mμ dßng ®iÖn nμy thay ®æi tõ: 0,005μA→5μA. 4. C«ng suÊt tiªu t¸n Pd lμ c«ng suÊt cùc ®¹i mμ varicap cã thÓ tiªu t¸n ®−îc. Tïy theo tõng lo¹i c«ng suÊt nμy th−êng thay ®æi tõ 200mW ®Õn 2,5W. 5. §iÖn dung ®Þnh møc C: lμ ®iÖn dung danh ®Þnh cña varicap, nã ®−îc x¸c ®Þnh ë mét ®iÖn ¸p nμo ®ã vμ tÇn sè x¸c ®Þnh, gi¸ trÞ cã thÓ lμ vμi pF ®Õn 2000pF. C¸c varicap cã ®iÖn dung ®Þnh møc thÊp th−êng ®−îc sö dông trong c¸c m¸y thu ph¸t viba. C¸c gi¸ trÞ ®iÖn dung ®Þnh møc nh− sau: .1 .2 .3 .4 .5 .6 ...... .9 1PF 3 4 5 6,5 6,6 7 8 8,2 10 12 PF 14 15 18 20 22 22,5 24 27 33 35PF 39 47 50 53 56 65 68 70 71 82PF 100 150 250 350 500 1000 2000PF 1 6. HÖ sè phÈm chÊt Q : lμ tû sè ®iÖn kh¸ng vμ ®iÖn trë nèi tiÕp Q = ωCRs Q ®−îc ghi râ ë tÇn sè vμ ®iÖn thÕ nhÊt ®Þnh, Q th−êng cã gi¸ trÞ tõ 3 ®Õn 100
48 7. §iÖn trë nèi tiÕp Rs: t¹o ra chñ yÕu do ®iÖn trë mèi nèi b¸n dÉn, tõ cÊu tróc b¸n dÉn ®Õn ®Çu ra. Tuy nã còng tû lÖ víi tÇn sè f nh−ng kh«ng ®¸ng kÓ. 8. TÇn sè c¾t fCo: lμ f t¹i ®ã Q = 1, th«ng th−êng fCo= 50MHz ®Õn 500MHz 9. TÇn sè céng h−ëng riªng: lμ tÇn sè b¶n th©n varicap céng h−ëng kh«ng cã thμnh phÇn bªn ngoμi. Th−êng do c¸c ®iÖn c¶m vμ ®iÖn dung trong varicap t¹o nªn. Th«ng th−êng tõ 150MHz ®Õn 2GHz. §èi víi varicap ho¹t ®éng ë tÇn sè thÊp th× dßng ®iÖn thuËn If lμ dßng cña varicap cho phÐp khi nã r¬i vμo ®iÒu kiÖn ph©n cùc thuËn. Khi ®iÖp ¸p ng−îc ®Æt vμo diode cμng lín th× kho¶ng c¸ch d cña tiÕp gi¸p cμng t¨ng vμ Cv gi¶m. 4.3 Ho¹t ®éng cña varicap 4.3.1 Varicap trong c¸c m¹ch läc R1 CV R2 R2 + VPC Vo V CV V R1 Vo VPC+ H×nh 4.5 Trong hai s¬ ®å trªn ta chän: R2>>R1 ®Ó R2 kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn c¸c th«ng sè m¹ch läc. A A 1 ω 1 ω R1C v R1C v H×nh 4.6. M¹ch läc th«ng thÊp vμ läc th«ng cao
49 4.3.2. Varicap dïng trong m¹ch läc nhiÔu R2 R1 Cv + VPC _ H×nh 4.7 4.3.3. GhÐp c¸c varicap Cv1 Rp1 Cv2 Rp2 Cv3 Rp3 Cvr Rpr = Cvtd Rptd H×nh 4.8 4.3.4.Varicap trong m¹ch céng h−ëng a. Céng h−ëng nèi tiÕp L R + L Cv Vc Cv _ H×nh 4.9
50 b. Céng h−ëng song song R C1 + Vc Cv L Cv L _ H×nh 4.10 4.3.5. Varicap trong c¸c bé nh©n tÇn Läc Läc f1 fn Vi CV R1 Vo VPC H×nh 4.11 Varicap ®−îc sö dông trong c¸c bé nh©n tÇn cã −u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n h¬n c¸c m¹ch nh©n tÇn dïng BJT, FET v× trong bé nh©n tÇn dïng varicap hÇu nh− kh«ng cÇn cung cÊp n¨ng l−îng. TÝn hiÖu Vi qua bé läc f1 t¹o ra dßng ®iÖn qua varicap. Do ®Æc tuyÕn kh«ng th¼ng cña varicap nªn sÏ sinh ra c¸c hμi bËc cao cña f1. ë ®Çu ra cña bé läc thø hai cã fn = nf1 sÏ cho ra tÝn hiÖu lμ nf1. Varicap cã ®iÖn trë nèi tiÕp rÊt bÐ do ®ã c«ng suÊt tiªu thô lμ
51 do thμnh phÇn kh¸ng lμ chñ yÕu, sù mÊt m¸t rÊt thÊp do ®ã dïng varicap cã hiÖu suÊt rÊt cao, th«ng th−êng lμ 90% (so víi BJT hay FET hiÖu suÊt cì 50%). 4.4. øng dông Varicap trong c¸c m¸y thu Mçi varicap cã ®iÖn dung danh ®Þnh kh¸c nhau, víi ®iÖn ¸p ph©n cùc thay ®æi sÏ cho ta gi¸ trÞ CVmin→ CVmax. Tïy thuéc vμo hÖ sè trïm b¨ng cña mçi b¨ng sãng (K=fmax/fmin) ta chän varicap thÝch hîp dùa vμo c«ng thøc sau ®©y: f max C max = f min C min 1 f = 2π LC fmax øng víi CVmin vμ fmin øng víi CVmax 4.4.1. VARICAP m¾c ®Èy kÐo (céng h−ëng c©n b»ng) CV R L VAC CV VPC H×nh 4.12 Th«ng th−êng chóng ta dïng mét varicap ®Ó céng h−ëng. Trong mét sè tr−êng hîp ®èi víi tÝn hiÖu xoay chiÒu varicap sÏ r¬i vμo vïng ph©n cùc thuËn lμm t¨ng dßng ph©n cùc, gi¶m hÖ sè phÈm chÊt cña m¹ch, ®ång thêi lμm quan hÖ gi÷a CV vμ V kh«ng cßn tuyÕn tÝnh. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nμy ng−êi ta dïng hai varicap m¾c ®Èy kÐo nh− h×nh vÏ. Hai Varicap ®−îc ph©n cùc ®ång thêi nhê ®iÖn ¸p ph©n cùc ®−a vμo m¹ch qua ®iÖn trë R. Khi tÝn hiÖu cao tÇn ¸p vμo 2 Varicap gièng nhau, nã sÏ l¸i chóng ®Õn nh÷ng gi¸ trÞ ®iÖn dung cao thÊp lu©n phiªn nhau. Do ®ã ®iÖn dung t−¬ng ®−¬ng cña
52 m¹ch gÇn nh− kh«ng ®æi theo ®iÖn ¸p cao tÇn. Tuy nhiªn m¹ch cã nh−îc ®iÓm lμ lμm gi¶m gi¸ trÞ CVt®, do ®ã phai chän varicap cã ®iÖn dung danh ®Þnh lín h¬n. 4.4.2.Varicap dïng trong m¹ch céng h−ëng ®¬n tÇng. R L2 VPC C1 L1 Rv V Cv C2 H×nh 4.13a Varicap céng h−ëng ®¬n CV2 R L2 VPC L1 Rv V CV1 C2 H×nh 4.13b Varicap ®Èy kÐo/ c©n b»ng R: trë ph©n cùc L1, CV: khung céng h−ëng RV: chØnh ®iÖn ¸p ph©n cùc cho Varicap L2: cuén c¶n cao tÇn, kh«ng cho tÝn hiÖu cao tÇn tõ khung céng h−ëng trë vÒ g©y nhiÔu nguån cung cÊp. C2: tô tho¸t cao tÇn.
53 4.4.3. Varicap dïng trong m¹ch céng h−ëng nhiÒu tÇng. fa CV2 L2 CV3 L3 fc – fa = fIF RFAMP MIX fc CV1 L1 OSC CV4 L4 H×nh 4.14 L4 R4 C4 Cv4 L8 L3 R3 C3 L7 Cv3 C1 L1 R1 L2 R2 C2 L5 Cv1 Cv2 L6 C5 Rv H×nh 4.15
54 CV1 L1 R1 L5 CV2 CV3 L2 R2 L6 CV4 Rv V CV5 L3 R3 L7 CV6 CV7 L4 R4 L8 CV8 H×nh 4.16 4.4.4. M¹ch tù ®éng kiÓm so¸t tÇn sè AFC (Automatic Frequency Control) Th−êng dïng cho c¸c m¸y thu FM fa 10,7 MHz fIF vo RFAMP MIX K§TT DETECTOR AF OSC fo RP1 C1 R1 L1 R2 L Cv C2 RP2 M¹ch AFC H×nh 4.17
55 1 : §Æc tuyÕn ch÷ S thuËn, 2: ®Æc tuyÕn ch÷ S nghÞch. Khi f = f0: v0 = 0, f0 ë trÞ sè æn ®Þnh. Khi f > f0: v0>0 hoÆc v0
56 4.4.6. M¹ch ®iÒu chÕ AM Khung céng h−ëng cña bé dao ®éng cã tÇn sè sãng mang RF = fsc chuÈn ®−îc ghÐp sang (L2, CV) b»ng ®iÖn c¶m. Mçi khi tÝn hiÖu vm (©m tÇn) thay ®æi lμm thay ®æi ph©n cùc varicap vμ lμm CV thay ®æi → L2, CV cã tÇn sè céng h−ëng riªng 1 f CH = lÖch so víi fsc → Biªn ®é ph¸t x¹ ra anten gi¶m, nghÜa lμ tÝn hiÖu ph¸t 2π L2 CV ra cã biªn ®é thay ®æi theo vm. Ta cã thÓ ®iÒu chÕ theo d¹ng AM, SSB, DSB,... Trong m¹ch v× ®iÖn trë varicap rÊt lín do ®ã tÝn hiÖu ©m tÇn ®−a vμo ®iÒu chÕ kh«ng cÇn cã c«ng suÊt cao mμ chóng ta cã thÓ thùc hiÖn tõ micro sau 2 tÇng khuÕch T ®¹i còng ®ñ cho tÝn hiÖu cÇn ®iÒu chÕ. R1 L1 C2 Vm C1 fm CV fsc L2 V C3 H×nh 4.20 4.4.7. M¸y ®o sãng hÊp thô (Grid dip meter) D1 Volt C2 kÕ sè Kh¾c ®é chØ f 5000 fx C1 R1 + L C3 Rv Co Lo Cv _ VDC H×nh 4.21
57 §©y lμ ph−¬ng ph¸p ®o tÇn sè ®Ó ®o c¸c tÇn sè rÊt lín (cì ≥100MHz) NÕu L vμ Cv ®óng tÇn sè → khung L, CV céng h−ëng m¹nh → tô C2 ®−îc n¹p ®iÖn qua D → VolkÕ sè chØ gi¸ trÞ cùc ®¹i → khi ®ã ®äc Lvμ CV th× ta biÕt ®−îc tÇn sè fx cÇn ®o. C¸ch ®o vμ ®äc: m¸y ®o cã nhiÒu tÇm ®o t−¬ng øng víi c¸c cuén d©y L, L’, L’’, L’’’. Ch¼ng h¹n: L t−¬ng øng: 10 MHz ÷ 20MHz; L’ t−¬ng øng: 20MHz ÷ 50MHz L’’t−¬ng øng: 50MHz ÷ 100MHz; L’’’ tu¬ng øng: 100MHz ÷ 300MHz Khi chän mét trong c¸c cuén d©y th× t−¬ng øng víi c¸c b¶ng kh¾c ®é f ®−îc kh¾c lªn biÕn trë RV ®Ó chØ trÞ sè f cÇn ®o. Gi¶ sö cÇn ®o mét tÇn sè fx nμo ®ã, tr−íc tiªn ta chän tÇm b»ng c¸ch chän mét trong c¸c cuén d©y L, L’, L’’, L’’’, sau ®ã chØnh biÕn trë RV ®Õn lóc t−¬ng øng víi μA chØ gi¸ trÞ cùc ®¹i → ®äc ®−îc gi¸ trÞ cña fx kh¾c trªn b¶ng kh¾c ®é cña RV. M¸y ®o nμy cã khung céng h−ëng L, CV ®−îc nhËn n¨ng l−îng tõ mét khung céng h−ëng kh¸c nªn gäi lμ m¸y ®o sãng hÊp thô. 4.4.8. M¸y ®o tr−êng M¸y ®o c−êng ®é tr−êng, th−êng dïng cho ngμnh viÔn th«ng. D C2 C3 R2 .01 .01 5k C1 LS R1 VDC R3 10 .047 2.5m 1M C4 L1 CV 1μF Volt H×nh 4.22 kÕ sè Dïng ®Ó ®o c−êng ®é ®iÖn tr−êng t¹i c¸c ®iÓm thu ®Ó x¸c ®Þnh vïng cã c−êng ®é tr−êng b»ng nhau hoÆc m¹nh nhÊt, phôc vô cho c«ng t¸c qui ho¹ch hoÆc kiÓm tra. Gi¶ sö sãng tíi cã tÇn sè f = 100 MHz t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau. Tr−íc tiªn ta chØnh R3 ®Ó L, CV céng h−ëng ®óng tÇn sè cña sãng tíi f = 100MHz. Lóc ®ã ®äc chØ sè chØ
58 cùc ®¹i cña VolkÕ sè. Sau ®ã vÉn gi÷ nguyªn vÞ trÝ chiÕt ¸p R3 (®Ó gi÷ f = 100MHz) vμ tiÕn hμnh ®o t−¬ng tù ë c¸c ®iÓm kh¸c nhau cÇn ®o. Mçi lÇn di chuyÓn ®Õn mét vÞ trÝ, ta ghi chØ sè ®äc ®−îc trªn VolkÕ sè. Lμm nh− thÕ ta sÏ thèng kª ®−îc nh÷ng vÞ trÝ cã c−êng ®é ®iÖn tr−êng m¹nh nhÊt. D©y c¸p dïng ®Ó c¸ch ly n¬i ®o víi ng−êi ®ang sö dông m¸y. R2: dïng ®Ó ®iÒu chØnh tÇm cho Volt kÕ. 4.4.9. M¸y ph¸t sãng quÐt: dïng ®Ó c©n chØnh cho m¸y thu 4700p R1 L1 C1 1MΩ RP CV L C1 .01 50k VDC VOutput Dao ®éng quÐt VO f (MHz) f0 min f0 max 10.6 10.7 10.8 30MHz 60MHz 6MHz 15MHz 300kHz 600kHz H×nh 4.23 L, CV lμ khung céng h−ëng cña 1 m¹ch dao ®éng tù kÝch. TÝn hiÖu dao ®éng quÐt cã d¹ng r¨ng c−a sÏ cïng víi VDC ph©n cùc cho varicap CV lμm cho ®iÖn ¸p ph©n cùc t¨ng tuyÕn tÝnh. Do ®ã khung dao ®éng L, CV sÏ t¹o tÇn sè tõ f0min ®Õn f0max. Sau ®ã nÕu ta ®−a tÝn hiÖu Vra vμo m¹ch t¸ch sãng FM vμ ®−a vμo m¹ch dao ®éng ký ta sÏ cã d¹ng ®Æc tuyÕn ch÷ S nh− h×nh vÏ víi ®iÒu kiÖn d¶i tÇn sè f0min → f0max ®−îc thiÕt kÕ trong kho¶ng trung tÇn FM, AM cña m¸y thu. M¸y nμy cã thÓ kÕt hîp víi m¸y ®¸nh dÊu vμ dao ®éng ký ®Ó lμm xuÊt hiÖn d¹ng sãng cña ®¸p tuyÕn b¨ng
60 Ch−¬ng 5 kü thuËt FM tÇn sè thÊp 5.1 Bé chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p sang tÇn sè 5.1.1 S¬ ®å khèi ICC IC =I2 – I1 = I2 + Vin/Rin I2 C IC n¹p RC t1 Rin I1 x· So s¸nh MonoStable ®iÖn ¸p t1 t2 fout t1: I2 më t2: I2 t¾t VC 0V Vin1 > Vin2 > Vin3 H×nh 5.1 Kü thuËt FM tÇn sè thÊp lμ mét ph−¬ng thøc biÕn ®æi ®iÖn ¸p sang tÇn sè gäi t¾t lμ chuyÓn ®æi V TO F. Kü thuËt nμy ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn trong c¸c m¹ch xö lý tÝn hiÖu truyÒn t¶i hay l−u tr÷ th«ng tin. −u ®iÓm cña kü thuËt nμy lμ nhê c«ng nghÖ chÕ t¹o vi m¹ch ®Ó cã ®é tuyÕn tÝnh cao trong chuyÓn ®æi V sang F. §é di tÇn cã thÓ ®¹t ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i. C¸c øng dông phæ biÕn lμ trong c¸c m¹ch thu ph¸t hång ngo¹i, th«ng tin quang, thu ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ xa, c¸c lo¹i tÝn hiÖu sè, hoÆc l−u tr÷ d÷ kiÖn, th«ng tin trªn b¨ng cassette. Th«ng th−êng bé chuyÓn ®æi cã thÓ kÕt hîp víi mét
61 PLL ®Ó cã ®é chÝnh x¸c cao vμ lu«n lu«n cã tÝnh thuËn nghÞch, nghÜa lμ cã thÓ chuyÓn ®æi tõ ®iÖn ¸p sang tÇn sè vμ ng−îc l¹i tõ F sang V. 5.1.2 Ho¹t ®éng cña m¹ch Bé chuyÓn ®æi V sang F th−êng cã 3 khèi: - M¹ch tÝch ph©n kÕt hîp víi nguån dßng I2. - M¹ch so s¸nh ®iÖn ¸p ®Ó ph¸t hiÖn møc ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé tÝch ph©n. - M¹ch monostable nh»m t¹o xung ë ®Çu ra mμ møc cao cã thêi gian t1 kh«ng ®æi (quyÕt ®Þnh bëi m¹ch RC cña Monostable). Trong thêi gian t1, xung ë ®Çu ra cã møc 1 (møc cao). Nã ®−îc ®−a trë vÒ më nguån dßng ®Ó t¹o ra dßng kh«ng ®æi I2. Dßng I2 chia lμm 2 phÇn: I2 = IC+I1, trong ®ã IC lμ dßng n¹p cho tô C cña m¹ch tÝch ph©n lμm cho ®iÖn ¸p trªn tô (tøc lμ ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña bé tÝch ph©n) cã ®é dèc ©m nh− h×nh vÏ. Cßn dßng I1 th× ch¹y qua Rin. Bé so s¸nh ®iÖn ¸p sÏ so s¸nh møc ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra bé tÝch ph©n vμ gi¸ trÞ 0 (masse) ®Ó t¹o 1 xung kÝch më m¹ch Monostable. Trong thêi gian t2, ®iÖn ¸p trªn ®Çu ra cña m¹ch Monostable b»ng 0 lμm ®ãng (t¾t) nguån I2. Tô C sÏ phãng ®iÖn qua Rin b»ng dßng I1. N¨ng l−îng n¹p cho tô C trong thêi gian t1 sÏ ®−îc phãng hÕt trong thêi gian t2. ë cuèi thêi ®iÓm cña t2, m¹ch so s¸nh t¹o ra 1 xung kÝch më m¹ch Monostable ®Ó t¹o xung ®Çu ra m¹ch Monostable cã ®é réng t1 Gäi T =t1 + t2 lμ chu kú ho¹t ®éng cña m¹ch. T phô thuéc vμo vin, I2, Rin vμ C. 5.1.3 ThiÕt lËp quan hÖ gi÷a vin vμ fout Trong thêi gian t1: tô n¹p ®iÖn b»ng dßng IC vin v I C = I 2 − I1 = I 2 + víi I 1 = − in Rin Rin §iÖn tÝch n¹p cho tô trong thêi gian t1: vin ΔqC = I C .t1 = ( I 2 − I 1 )t1 = ( I 2 + )t1 (1) Rin Trong thêi gian t2: dßng I2 = 0, tô C sÏ x· ®iÖn b»ng dßng cè ®Þnh I1= (-vin/Rin). §iÖn tÝch do tô x¶:
62 vin ΔqC = I 1 .t 2 = − t2 (2) Rin §iÖn tÝch n¹p vμ x¶ trªn tô b»ng nhau nªn tõ (1) vμ (2) ta suy ra: vin v ( I2 + )t1 = − in t 2 Rin Rin I 2 Rin → T = t1 + t 2 = − .t1 vin 1 v VËy: f out = = − in (3) T I 2 Rin t1 Tõ (3) suy ra: fout tû lÖ víi vin víi ®iÒu kiÖn I1
63 Ho¹t ®éng cña m¹ch vμ c¸c tham sè: Nguån dßng I2 ®−îc më trong thêi gian t1. Dßng nμy sÏ n¹p qua tô C0. CB tham gia vμo m¹ch tÝch ph©n. §é phi tuyÕn cña qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi V sang F lμ 1%. I2 cã gi¸ trÞ danh ®Þnh lμ 135 μA. Rs ®Ó ®iÒu chØnh tÇm ho¹t ®éng cùc ®¹i. R0: nèi tiÕp víi mét ®iÖn trë nh»m ®iÒu chØnh thêi gian t1, R0 ph¶i n»m trong d·y ®iÖn trë sau ®©y: (R0 + R0’): 0,8KΩ ÷680KΩ C0: 1000pF ÷ 1μF t1= 1,1R0C0 (thêi gian tån t¹i xung Monostable) I2 = 1,9/RS , (RS = R4+R5) VCC = 8 ÷ 22V Pttmax= 500 mW Vin = 0,2V÷ +VCC vin f out = I 2 R1t1 C¸c ®iÖn trë ph¶i dïng lo¹i chÝnh x¸c cao cã sai sè: (0,5 ÷ 1)% . C¸c tô ®−îc dïng lμ lo¹i Mylar hay mica. Nguån cung cÊp ph¶i lÊy tõ nguån æn ¸p chÊt l−îng cao. IC nμy cã ngâ ra cùc thu hë. Muèn biªn ®é tÝn hiÖu ra b»ng bao nhiªu ta thiÕt kÕ chän Vlogic thÝch hîp b»ng c¸ch thay ®æi RL. 5.2.2 Kh¶o s¸t IC VF-9400 +5V .1 4.7K 4.7K 6 14 8 11 fout Cin 12 9.09K VF-9400 9 Vin 3 250K CREF 5 10 2 7 1 4 fout/2 500K R1 10K R2 50K +5V -5V .1 -5V H×nh 5.3
64 §Æc ®iÓm: - Ho¹t ®éng víi nguån cung cÊp ±5V - Ngâ vμo lμ mét OPAMP dïng kü thuËt MOSFET ho¹t ®éng nh− mét bé tÝch ph©n. - VF 9400 ®−îc thiÕt kÕ sao cho dßng ®iÖn vμo Iin: (0 ÷ 10)μA - §iÖn trë bªn ngoμi 250K, 9.09K Ên ®Þnh tÇm ho¹t ®éng víi dßng ®iÖn vμo ®Þnh møc thÝch hîp víi vin nμo ®ã. Ta cã thÓ thùc hiÖn c¸c tÇm ®iÖn ¸p kh¸c nhau b»ng c¸ch chØnh biÕn trë ®Î mçi tÇm thay ®æi mét Rin. - Tô CREF (Reference) ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn ®Æc tÝnh chuyÓn m¹ch do ®ã ph¶i cã ®é æn ®Þnh cao, hÖ sè nhiÖt ®é thÊp vμ ®é hÊp thu m«i tr−êng thÊp. - Tô Cin ®−îc chän tõ (3 ÷ 10)CREF. - Ch©n 7 nèi trùc tiÕp ®Õn nguån –5V ®Ó t¹o nªn ®iÖn ¸p chuÈn v× vËy ®iÖn ¸p cung cÊp ph¶i cã ®é chÝnh x¸c vμ æn ®Þnh cao. - Ngâ ra lμ d¹ng cùc thu hë víi BJT bªn trong lμ lo¹i NPN víi hai ngâ ra lμ fout vμ fout/2. - §iÖn ¸p cung cÊp gi÷a ch©n 14 vμ 4 kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 18V. 5.2.3 Kh¶o s¸t IC AD537 +15V Vlogic 5K .01 9 10 13 12 14 1000p C AD 537 fout 11 1 5 4 3 8 Vi 1K Rin 1.09K Rs 2K H×nh 5.4
65 - IC chuyÓn ®æi AD 537 lμ mét d¹ng xuÊt hiÖn kh¸ phæ biÕn trong ®iÖn tö c«ng nghiÖp, nã ®−îc thiÕt kÕ tõ mét m¹ch dao ®éng ®a hμi ghÐp cùc ph¸t, ®−îc ®iÒu chØnh b»ng nguån dßng. - ThuËn lîi cña nã lμ fout cã d¹ng xung vu«ng rÊt lý t−ëng ®é phi tuyÕn lμ 0,05% trªn toμn bé tÇm ho¹t ®éng. - foutmax = 100KHz. - Rin vμ C quyÕt ®Þnh tÇm ®iÖn ¸p nhËp cÇn chuyÓn ®æi. - AD 537 tiªu thô dßng tèi ®a 200 mA. - Hai ch©n 6, 7 (kh«ng dïng trong m¹ch) ®−îc sö dông víi môc ®Ých ®o nhiÖt ®é trong ®ã ch©n 7 ph¶i ®−îc nèi ®Õn nguån ®iÖn ¸p chuÈn 1V. - Ch©n 6 lμ nguån ®iÖn ¸p ®−îc lÊy tõ bé c¶m biÕn nhiÖt ®é. Lóc ®ã ngâ ra sÏ cã ®iÖn ¸p tuyÕn tÝnh theo nhiÖt ®é víi ch©n 6 nhËn ®iÖn ¸p cã ®Æc tÝnh 1mV/10K - 2K lμ biÕn trë lo¹i POT-LIN. 5.3 Bé chuyÓn ®æi F → V 1. HÇu hÕt c¸c IC chuyÓn ®æi V→ F ®Òu cã tÝnh thuËn nghÞch, tïy theo mçi IC, d¹ng biÕn ®æi nμy kh¸c nhau. Rf RC C fin M¹ch söa MonoStable d¹ng I2 Vout t1 H×nh 5.5 *M¹ch söa d¹ng: nh»m t¹o ra d¹ng sãng thÝch hîp ®Ó ®iÒu khiÓn m¹ch ®¬n æn. §iÖn ¸p ®Çu ra sÏ tû lÖ víi tÇn sè ®Çu vμo fin, ®iÖn trë Rf nguån dßng I2 vμ thßi gian t1. *M¹ch ®¬n æn (Monostable): Nh»m t¹o ra xung cã ®é réng t1, trong thêi gian nμy nguån dßng I2 më. vout = fin.Rf.I2.t1