intTypePromotion=1

Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 8

Chia sẻ: Ouiour Isihf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

0
61
lượt xem
13
download

Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 8

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû fY m = fX n - 113 (3-12) Chaúng haïn, soá lieäu nhö treân hình veõ ta coù fy/fx = 3/4. Neáu bieát tröôùc taàn soá fy ta coù theå deã daøng xaùc ñònh ñöôïc fx. Soùng sin taàn soá fY Soùng sin taàn soá fX Hình 3-31. Sô ñoà ño taàn soá baèng phöông phaùp hình Lissajou. Tuøy theo ñoä leäch pha giöõa 2 ñieän aùp maø hình daïng dao ñoäng ñoà Lissajou seõ khaùc nhau. Treân hình 3-32 laø daïng soùng öùng vôùi moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät. Goùc leäch pha ϕ Hình 3-32. Moät soá daïng dao...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 8

  1. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 113 - fY m = (3-12) fX n Chaúng haïn, soá lieäu nhö treân hình veõ ta coù fy/fx = 3/4. Neáu bieát tröôùc taàn soá fy ta coù theå deã daøng xaùc ñònh ñöôïc fx. Soùng sin Soùng sin taàn soá fY taàn soá fX Hình 3-31. Sô ñoà ño taàn soá baèng phöông phaùp hình Lissajou. Tuøy theo ñoä leäch pha giöõa 2 ñieän aùp maø hình daïng dao ñoäng ñoà Lissajou seõ khaùc nhau. Treân hình 3-32 laø daïng soùng öùng vôùi moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät. Goùc leäch pha ϕ Hình 3-32. Moät soá daïng dao ñoäng ñoà Lissajou Phöông phaùp dao ñoäng ñoà Lissajou ñeå ño taàn soá chæ thích hôïp khi tyû soá giöõa 2 taàn soá nhoû hôn 3 ñeán 4 laàn, khi lôùn hôn hình hieän ra raát phöùc taïp vaø khoù ñieàu chænh söï ñoàng boä. Trong caùc tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta thöôøng söû duïng phöông phaùp queùt troøn vôùi söï ñieàu cheá ñoä choùi cuûa hình queùt. Sô ñoà nguyeân taéc cuûa phöông phaùp naøy chæ ra treân hình 3-33. Ñieän aùp chuaån duøng ñeå so saùnh coù taàn soá nhoû hôn f1 ñöôïc ñöa qua moät maïch xoay pha RC ñeå taïo ra 2 ñieän aùp cuøng taàn soá, nhöng leäch pha nhau 90o, ñöa ñoàng thôøi vaøo 2 loái vaøo XX vaø YY cuûa dao ñoäng kyù. Treân maøn hình seõ coù dao ñoäng ñoà hình troøn (hay elip). Thôøi gian ñeå tia ñieän töû queùt thaønh moät voøng troøn chính baèng chu kyø cuûa ñieän aùp maãu. Ñieän aùp caàn ño coù taàn soá lôùn hôn f2 ñuôïc ñöa tôùi cöïc ñieàu cheá M cuûa dao ñoäng kyù, noù seõ ñieàu cheá ñoä saùng cuûa hình. Neáu taàn soá chuaån baèng taàn Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  2. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 114 - soá ñieän aùp caàn ño thì dao ñoäng ñoà seõ laø moät voøng troøn nöûa saùng, nöûa toái. Neáu taàn soá caàn ño baèng moät boäi soá nguyeân laàn taàn soá chuaån thì dao ñoäng ñoà seõ laø moät voøng troøn ñöùt neùt xen keõ nhöõng vaïch saùng vaø vaïch toái. Ñeám soá vaïch saùng hoaëc vaïch toái ta bieát ñöôïc tyû soá giöõa 2 taàn soá : n = f2 /f1. Nguoàn Nguoàn tín hieäu tín hieäu f1 f2>f1 Hình 3-33. Ño taàn soá baèng phöông phaùp queùt voøng Khi thöïc hieän pheùp ño treân, ñieàu kieän quan troïng laø phaûi hieäu chænh ñeå tyû soá giöõa 2 taàn soá laø moät boäi soá nguyeân laàn cuûa nhau thì hình môùi oån ñònh, neáu ñieàu kieän treân khoâng thoûa maõn dao ñoäng ñoà seõ khoâng theå quan saùt ñöôïc. Neáu ñieän aùp caàn ño thaáp hôn taàn soá chuaån thì phaûi maéc ngöôïc vôùi tröôøng hôïp treân, nghóa laø ñöa ñieän aùp caàn ño f2 vaøo caùc keânh XY, coøn ñieän aùp chuaån f1 ñöa vaøo cöïc ñieàu cheá M. Ngoaøi caùc öùng duïng treân coù theå söû duïng dao ñoäng kyù ñieän töû trong caùc pheùp ño caùc thoâng soá cuûa dao ñoäng ñieàu cheá vaø phaân tích phoå tín hieäu. Duøng dao ñoäng kyù ñeå veõ ñaëc tuyeán taàn soá, ñaëc tuyeán voân – ampe cuûa caùc linh kieän baùn daãn, hay cuûa moät maïng 4 cöïc noùi chung. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  3. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 115 - CHÖÔNG IV: MAÙY TAÏO SOÙNG ÑO LÖÔØNG § 1. KHAÙI NIEÄM CHUNG Maùy taïo soùng ño löôøng laø boä nguoàn taïo ra caùc tín hieäu chuaån veà bieân ñoä, taàn soá vaø daïng soùng duøng trong thöû nghieäm vaø ño löôøng. Caùc maùy taïo soùng trong phoøng thí nghieäm coù caùc daïng sau: – Maùy taïo soùng sin taàn thaáp LF (low frequency); – Maùy taïo soùng sin taàn soá voâ tuyeán RF (radio frequency); – Maùy taïo haøm; – Maùy phaùt xung; – Maùy phaùt taàn soá queùt, maùy phaùt caùc tín hieäu thöû nghieäm. Caùc maùy taïo tín hieäu RF thöôøng coù daûi taàn soá töø 0 ÷ 100kHz, vôùi möùc ñieän aùp coù theå ñieàu chænh töø 0 ÷ 10V. Caùc maùy taïo haøm cuõng thöôøng laø maùy phaùt RF vôùi 3 daïng soùng ñaëc tröng laø soùng vuoâng, soùng tam giaùc vaø soùng hình sin. § 2. MAÙY TAÏO SOÙNG SIN TAÀN THAÁP LF Maùy taïo dao ñoäng hình sin thöïc hieän vieäc bieán ñoåi naêng löôïng nguoàn doøng ñieän moät chieàu thaønh doøng xoay chieàu coù taàn soá theo yeâu caàu. Caáu taïo cuûa maùy thöïc hieän treân cô sôû boä khueách ñaïi coù hoài tieáp döông ñaûm baûo cheá ñoä töï kích oån ñònh ôû taàn soá yeâu caàu. Coù nhieàu kieåu taïo dao ñoäng soùng sin: dao ñoäng 3 ñieåm ñieän caûm (sô ñoà Colpits), dao ñoäng 3 ñieåm ñieän dung (sô ñoà Hartley), dao ñoäng caàu Wien. Dao ñoäng caàu Wien laø maïch ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát vì cho daïng soùng loái ra coù daïng sin toát nhaát vôùi bieân ñoä vaø taàn soá oån ñònh. Caàu Wien laø moät caàu AC, trong ñoù söï caân baèng cuûa caàu ñaït ñöôïc ôû moät taàn soá nguoàn rieâng phuï thuoäc vaøo caùc thaønh phaàn cuûa caàu. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa moät maïch dao ñoäng caàu Wien chæ ra treân hình 4-1. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  4. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 116 - Hình 4-1. Maïch dao ñoäng caàu Wien Maïch khueách ñaïi thuaät toaùn vaø caùc ñieän trôû R3 , R4 taïo thaønh maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo. R1, R2, C1 vaø C2 taïo thaønh maïch hoài tieáp. Caàu ñaït caân baèng khi thoûa maõn ñieàu kieän: R3 R1 C1 = + (4-1) R 4 R2 C 2 1 f= vaø (4-2) 2π R1C1 R2 C 2 Thöôøng choïn R1 = R2 =R; C1 =C2 = C , khi ñoù ta coù: R3 = 2R4 ; (4-3) f = 1/2π RC Vaøø: (4-4) ÔÛ taàn soá caân baèng cuûa caàu, ñieän aùp phaùt trieån treân R2C2 (aùp vaøo boä khueách ñaïi) cuøng pha vôùi ñieän aùp ra. Ñoä lôïi cuûa maïch khueách ñaïi laø: AV = (R3 + R4 ) R4 = 3 (4-5) Bieân ñoä ra cuûa tín hieäu coù xu höôùng tieán tôùi ± VCC vaø ± VE , ñieàu naøy gaây meùo daïng soùng ra. Ñeå khaéc phuïc, ngöôøi ta chia R3 ra laøm 2 ñieän trôû R5 + R6 vaø duøng theâm 2 diode maéc song song ngöôïc chieàu nhau (hình 4-2,a). C1 C5 C3 + S1 R1 R5 R6 D1 D2 C6 C2 C4 R4 S2 R2 Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý a) b)
  5. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 117 - Hình 4-2. Maïch oån ñònh bieân ñoä (a) vaø maïch ñeå ñieàu chænh taàn soá (b) Khi bieân ñoä ñieän aùp ra nhoû, suït aùp treân R6 khoâng ñuû ñeå thieân aùp thuaän cho caùc diode. Luùc naøy ñoä lôïi maïch khueách ñaïi laø: R 4 + R5 + R6 AV = (4-6) R4 Khi bieân ñoä ñieän aùp ra ñuû lôùn ñeå ñònh thieân thuaän cho caùc diode, thì R6 ngaén maïch vaø ñoä lôïi cuûa maïch seõ giaûm: R 4 + R5 AV = (4-7) R4 Giaù trò cuûa heä soá khueách ñaïi AV < 3 ñeå loaïi boû nhöõng bieân ñoä ra lôùn, nhôø vaäy oån ñònh ñöôïc bieân ñoä ñieän aùp ra. Ñeå ñieàu chænh taàn soá coù theå thay ñoåi giaù trò cuûa R vaø C. Treân hình 4-2 duøng caùc chuyeån maïch S1 vaø S2 ñoàng truïc ñeå thay ñoåi ñoàng thôøi R1, R2 vaø caùc tuï C1, C2. Ñeå ñieàu chænh bieân ñoä soùng ra, söû duïng maïch ñieàu chænh nhö hình 4-3. Trong ñoù caùc ñieän trôû R1, R2 vaø R3 hình thaønh neân boä chia aùp laøm giaûm tín hieäu ra. Boä khueách ñaïi thuaät toaùn maéc theo kieåu laëp aùp ñeå taïo trôû khaùng ra thaáp. R3 laø chieát aùp ñieàu chænh bieân ñoä ra. Coâng taéc S1 cho pheùp thay ñoåi giöõa hai khoaûng bieân ñoä. Hình 4-3. Maïch suy giaûm vaø ñieàu chænh bieân ñoä soùng ra. Ví duï: Moät soùng sin 5V töø loái ra cuûa boä dao ñoäng caàu Wien cung caáp cho boä suy giaûm. Haõy tính caùc giaù trò cuûa R1, R2 vaø R3 ñeå cho ra caùc khoaûng ñieän aùp ra töø 0 ÷ 0,1V; 0 ÷ 1V. Doøng phaân cöïc loái vaøo cuûa OPAMP laø IB = 500nA. Baøi giaûi. – Ta coù, vôùi R1 vaø R2 trong maïch (S1 môû) thì: VR3 = 0,1V; vaø VR1 + VR2 = Vi – VR3 = 5V – 0,1V = 4,9V I 3 >> I B Giaû söû IB = 100 µA. Khi ñoù R3 = 0,1V / 100µA = 1kΩ (chieát aùp) Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  6. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 118 - vaø (R1 + R2) = 4,9 V / 100µA = 49kΩ. Vôùi R2 ngaét khoûi maïch (S1 ñoùng): – VR3 = 1V, Vaø: I3 = VR3/R3 = 1V / 1kΩ = 1mA; VR1 = 5V – 1V = 4V; R1 = 4V / 1mA = 4kΩ; R2 = 49kΩ – 4kΩ = 45kΩ § 3. MAÙY TAÏO HAØM Maùy taïo haøm laø nguoàn tín hieäu vuoâng, tam giaùc vaø soùng sin coù daûi taàn ñieàu chænh ñöôïc deã daøng vaø coù maïch dòch möùc DC. Sô ñoà khoái cuûa maùy taïo haøm chæ ra treân hình 4-4. Maïch Schmitt tích phaân trigger Maïch suy giaûm Taïo haøm sin Hình 4-4. Sô ñoà khoái cuûa maùy taïo haøm Tín hieäu loái ra maïch tích phaân coù daïng xung tam giaùc, coøn loái ra maïch Schmitt trigger laø daïng xung vuoâng. Lieân keát phaûn hoài giöõa loái ra vaø loái vaøo giöõa 2 maïch tích phaân vaø maïch Schmitt trigger taïo neân moät heä töï dao ñoäng. Tín hieäu daïng sin nhaän ñöôïc nhôø maïch taïo haøm sin töø xung tam giaùc. 3.1. Taàng dao ñoäng chuû. Taàng dao ñoäng chuû thöïc hieän treân cô sôû lieân keát maïch tích phaân vaø trigger Schmitt nhö hình veõ 4-5. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  7. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 119 - A2 Vn2 A1 Vn1 Hình 4-5. Taàng dao ñoäng chuû cuûa maùy phaùt haøm Maïch trigger Schmitt coù 2 ngöôõng laø: R3 Vn1,2 = m V3sat ⋅ (4-8) R4 Giaû söû loái ra cuûa trigger Schmitt ñang ôû möùc baõo hoøa döông +V3sat, luùc naøy mgöôõng vaøo cuûa trigger Schmitt laø: R3 Vn 2 = + V3 sat ⋅ (4-9) R4 Theá baõo hoøa döông +V3sat hoài tieáp veà loái vaøo maïch tích phaân A1. Luùc naøy theá loái vaøo maïch tích phaân seõ laø: R11 >0 V1 = + V3 sat ⋅ (4-10) R1 Vôùi R11 laø ñieän trôû phaàn döôùi cuûa bieán trôû R1. Theá loái ra maïch tích phaân seõ ñi xuoáng theo quy luaät: Vt 1 R2 C1 ∫ V1 dt = − 1 V2 = − (4-11) R 2 C1 R3 Khi theá loái ra maïch tích phaân ñaït möùc ngöôõng Vn1 = − V3 sat ⋅ maïch trigger R4 Schmitt seõ laät traïng thaùi loái ra xuoáng möùc baõo hoøa aâm –V3sat, Theá baõo hoøa aâm naøy hoài tieáp trôû veà loái vaøo maïch tích phaân , baây giôø theá loái vaøo maïch tích phaân seõ laø: R11 V1' = − V3 sat ⋅
  8. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 120 - V1' t 1 R2 C1 ∫ 1 ' ' V =− V dt = + (4-13) 2 R 2 C1 R3 Khi V2’ ñaït möùc ngöôõng Vn 2 = + V3 sat ⋅ , trigger laät traïng thaùi loái ra leân R4 baõo hoøa döông, vaø traïng thaùi maïch laïi trôû veà nhö ban ñaàu. Cöù nhö theá maïch töï duy trì dao ñoäng. Loái ra maïch trigger ta thu ñöôïc chuoãi xung vuoâng caân xöùng V3. Loái ra maïch tích phaân ta thu ñuôïc chuoãi xung tam giaùc V2. Taàn soá cuûa soùng loái ra ñöôïc xaùc ñònh bôûi thôøi gian tuï C1 naïp töø Vn1 tôùi Vn2 vaø ngöôïc laïi. Ta coù phöông trình ñeå tuï C1 naïp tuyeán tính laø: It ∆V , t = C1 C1 = (4-14) ∆V I ∆V = Vn2 – Vn1 = 2Vn (4-15) Taàn soá dao ñoäng: V1 1 I f= = = (4-16) 2t 2C1 ∆V 2C1 R2 ∆V Neáu thay ∆V = 2Vn vaø chuù yù raèng Vn tính theo bieåu thöùc (4-8) ta seõ coù bieåu thöùc tính taàn soá dao ñoäng cöïc ñaïi cuûa maïch seõ laø: R 1 ⋅4 f= (4-17) 4 R 2 C1 R 3 Ví du : Cho maïch dao ñoäng chuû nhö hình 4-5, trong ñoù C1 = 0,1 µF; R1 = 1K; R2 = 10K; Ñieän aùp ngöôõng cuûa trigger Schmitt laø Vn = ± 3V. Haõy tính taàn soá cuûa soùng ra khi tieáp ñieåm ñoäng cuûa R1 ôû ñænh cuûa chieát aùp vaø khi noù ôû 10% cuûa R1 keå töø ñaùy. Cho ñieän aùp nguoàn nuoâi laø VCC = ±15V. Ta coù, V3 = ± (VCC – 1) = ± (15V – 1) = ± 14V; – Khi con tröôït ôû ñænh chieát aùp R1: V1 = V3 = 14V, I2 = V1 / R2 = 14V / 10K = 1,4 mA; ∆V = Vn2 – Vn1 = 3V – (-3V) = 6 V; t = C1 ∆V / I2 = (0,1 µF x 6V) / 1,4 mA ≈ 0,43 ms; f = 1/ 2t = 1 / (2 x0,43ms) ≈ 1,17kHz. – Khi con tröôït ôû 10% cuûa R1 . V1 = 10% cuûa V3 = 10.14/100 = 1,4V; I2 = 1,4V / 10K = 0,14mA; t = (0,1 µA x 6V) / 0,14mA ≈ 4,3 ms; f = 1/ 2t = 1/ (2x4,3ms) ≈ 117Hz. 3.2. Boä taïo haøm sin. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  9. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 121 - Ñeå nhaän ñöôïc soùng sin töø soùng tam giaùc ngöôøi ta duøng boä taïo haøm sin. Coù 2 phöông phaùp chính laø phöông phaùp xaáp xæ töøng ñoaïn tuyeán tính nhôø ma traän ñieän trôû- diode (hình 4-6) vaø phöông phaùp xaáp xæ töøng ñoaïn khoâng tuyeán tính. Hình 4-6. Bieán ñoåi soùng tam giaùc sang soùng sin Hoaït ñoäng cuûa maïch taïo haøm nhôø phöông phaùp xaáp xæ töøng ñoaïn khoâng tuyeán tính treân hình 4-6 nhö sau: Neáu khoâng coù maët caùc diode D1, D2 vaø caùc ñieän trôû R3, R4 thì R1 vaø R2 laø moät boä chia aùp bình thöôøng. Luùc naøy tín hieäu ra laø moät bieán theå ñaõ suy giaûm cuûa soùng tam giaùc loái vaøo: R2 Vo = Vi (4-18) R1 + R2 Khi coù maët D1, D2, R2, R4 trong maïch thì hoaït ñoäng cuûa R1 vaø R2 vaãn gioáng nhö moät boä phaân aùp ñôn giaûn cho tôùi khi ñieän aùp haï treân ñieän trôû R2 vöôït quaù giaù trò ngöôõng +V1. Luùc naøy D1 ñöôïc thieân aùp thuaän neân daãn doøng vaø ñieän trôû R3 seõ ñöôïc maéc song song vôùi R2. Theá loái ra baây giôø seõ laø: R2 // R3 Vo ≈ Vi (4-19) R1 + R2 // R2 Trò soá cuûa ñieän aùp ra bò suy giaûm (keùm doác hôn). Khi ñieän aùp vaøo treân R2 giaûm xuoáng döôùi möùc +V1 , diode D1 bò khoùa, maïch laïi hoaït ñoäng bình thöôøng nhö moät boä chia aùp ñôn giaûn. Töông töï, trong nöûa chu kyø aâm cuûa ñieän aùp vaøo Vi, khi suït aùp VR2 giaûm xuoáng döôùi möùc –V1, diode D2 daãn, laøm R4 // R2 vaø theá loái ra seõ laø: R2 // R4 Vo ≈ Vi (4-20) R1 + R2 // R4 Vôùi R3 = R4 thì daïng soùng nöûa chu kyø aâm coù daïng töông töï nöûa döông. Khi duøng soá maét diode nhieàu hôn vôùi caùc möùc ngöôõng khaùc nhau ta coù theå taïo ñöôïc soùng ra coù daïng gaàn ñuùng daïng sin. Treân hình 4-7 laø maïch taïo haøm sin vôùi ma Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  10. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 122 - traän 6 diode - 6 ñieän trôû, vôùi 3 möùc ngöôõng döông vaø 3 möùc ngöôõng aâm. Ta thaáy ñoä doác cuûa soùng ra thay ñoåi 3 laàn trong ¼ chu kyø. Soùng ra coù daïng gaàn sin. Hình 4-7. Boä taïo haøm sin treân 6 diode Caùch thöù 2 ñeå taïo haøm sin laø söû duïng phöông phaùp xaáp xæ hoùa hình sin baèng nhöõng ñoaïn khoâng tuyeán tính. Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø chia hình sin ra laøm nhieàu ñoaïn vaø moãi ñoaïn thay baèng caùc haøm phi tuyeán. Ví duï, ñöôøng ñaëc tröng voân – ampe cuûa diode coù daïng ña thöùc baäc hai y = ax2 + bx + c (xaáp xæ töøng ñoaïn baèng haøm baäc 2), hoaëc duøng ñaëc tuyeán voân – ampe cuûa ñieän trôû baùn daãn (varistor) coù daïng ña n thöùc: y = (xaáp xæ baèng caùc ñoaïn cong), hoaëc duøng transistor tröôøng FET coù ∑ a i x in i=0 ñaëc tuyeán voân – ampe daïng y = asinx trong khoaûng 0÷π⁄2. So vôùi phöông phaùp xaáp xæ töøng ñoaïn tuyeán tính, phöông phaùp xaáp xæ töøng ñoaïn khoâng tuyeán tính coù ñoä chính xaùc cao hôn (ñoä meùo hình sin nhoû hôn), nhöng thöïc hieän phöùc taïp hôn. § 4. MAÙY PHAÙT XUNG Caùc maùy phaùt xung thöôøng bao goàm maïch taïo xung vuoâng goùc, boä dao ñoäng ña haøi ñôn oån (monostable) vaø taàng loái ra vôùi boä suy giaûm vaø dòch möùc DC. 4.1. Ña haøi phieám ñònh. Maïch taïo xung vuoâng voùc treân ña haøi phieám ñònh (astable) coù sô ñoà nguyeân lyù nhö treân hình 4-8. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  11. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 123 - A Vn2 Vn1 Hình 4-8. Maïch taïo xung vuoâng treân ña haøi phieám ñònh Maïch khueách ñaïi thuaät toaùn A vaø caùc ñieän trôû R2, R3 taùc ñoäng nhö moät trigger Schmitt ñaûo, coù caùc ngöôõng baèng suït aùp treân R3 khi loái ra cuûa khueách ñaïi thuaät toaùn ôû möùc baõo hoøa: R3 Vn 1,2 = mV0 (4-21) R2 + R3 Hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: Khi theá loái ra cuûa trigger ôû möùc baõo hoøa döông, doøng qua R1 naïp cho tuï C1. Theá treân tuï C1 taêng theo quy luaät: t ⎛ ⎞ − VC1 = V0 ⎜1 − e ⎟ (4-22) RC1 ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ Khi VC1 ñaït möùc ngöôõng treân Vn2 trigger chuyeån traïng thaùi loái ra xuoáng baõo hoøa aâm. Tuï C1 xaû ñieän qua R1 theo chieàu ngöôïc laïi, ñoàng thôøi theá baõo hoøa aâm hoài tieáp trôû veà loái vaøo (+) ñaët möùc ngöôõng döôùi Vn1 cho trigger. Khi theá treân tuï giaûm xuoáng baèng möùc ngöôõng döôùi Vn1 trigger laät traïng thaùi ñöa loái ra töø baõo hoøa aâm leân möùc baõo hoøa döông. Cöù nhö theá maïch duy trì dao ñoäng, vaø loái ra cuûa khueách ñaïi thuaät toaùn ta thu ñöôïc daïng xung vuoâng goùc, vôùi chu kyø laëp laïi: V − VC 0 T = 2 RC ln (4-23) V − VC∞ Trong ñoù: V – ñieän aùp naïp; VC0 – ñieän aùp ban ñaàu treân tuï VC∞ – ñieän aùp cuoái cuøng treân tuï ôû thôøi ñieåm t. Ví duï: Maïch dao ñoäng ña haøi treân hình 4-8 coù: R1 = 20K; R2 = 6,2K; R3 = 5,6K; C1 = 0,2µF. Ñieän aùp nguoàn nuoâi laø VCC = ±12V. Tính taàn soá cuûa xung vuoâng loái ra. Ta coù: Vo = ± (VCC –1) = ±(12V – 1) = ± 11V; Caùc ngöôõng cuûa trigger Schmitt laø: Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  12. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 124 - R3 5,6 K = m11V = 5,22V Vn1,2 = mV0 6,2 K + 5,6 K R2 + R3 VC0 = – 5,22 V; VC∞ = +5,22 V; V = 11 V; Töø ñoù: V - VC0 1 1 11V − 5,22V ln ln = 121Hz f= = 2 RC1 V - VC∞ 2 × 20 K ⋅ 0,1µF 11V − (−5,22V ) 4.2. Ña haøi ñôn oån. Maïch ña haøi ñôn oån hay coøn goïi laø maïch ñôn haøi duøng ñeå taïo soùng xung vuoâng goùc coù sô ñoà nguyeân lyù nhö hình 4-9. Boä khueách ñaïi thuaät toaùn coù ñaàu vaøo ñaûo (-) ñöôïc thieân aùp döông VB (~ 1V), coøn ñaàu vaøo khoâng ñaûo (+) ñöôïc tieáp ñaát thoâng qua ñieän trôû R2. Nhö vaäy, vôùi ñieàu kieän DC ban ñaàu cuûa maïch, loái ra cuûa khueách ñaïi thuaät toaùn seõ ôû möùc baõo hoøa aâm: Vo = –Vsat = – (VCC – 1V) Tuï C2 ñöôïc naïp tôùi möùc ñieän aùp Vo = – (VCC – 1V) vaø duy trì traïng thaùi naøy cho tôùi khi coù tín hieäu kích thích loái vaøo. Khi coù xung döông kích vaøo loái vaøo, qua maïch C1R1 tín hieäu bò vi phaân. D1 xeùn phaàn ngoïn xung döông. Phaàn xung aâm ñöa vaøo loái vaøo ñaûo laøm loái ra cuûa khueách ñaïi thuaät toaùn ñoåi traïng thaùi töø baõo hoøa aâm leân möùc baõo hoøa döông +Vsat. Luùc naøy ñieän aùp ñaàu vaøo khoâng ñaûo trôû thaønh: Vi (+) = (VCC – 1V) – [–(VCC – 1V)] = 2 (VCC – 1V). Tuï C2 phoùng ñieän qua R2 vaø naïp vôùi cöïc tính ngöôïc laïi. Khi C2 naïp, theá ñaàu vaøo khoâng ñaûo giaûm veà phía möùc ñaát. Ngay khi theá giaûm xuoáng döôùi möùc +VB ñaàu ra khueách ñaïi thuaät toaùn chuyeån töø baõo hoøa döông +Vsat xuoáng baõo hoøa aâm –Vsat. Loái ra ta coù moät xung vuoâng vôùi thôøi haïn phuï thuoäc vaøo R2 vaø C2: V − VC 0 t = R2 C 2 ln (4-24) V − VC∞ ÔÛ ñaây: V – ñieän aùp naïp cho tuï, noù baèng VCC –1V VC∞ – ñieän aùp cuoái cuøng treân tuï khi ñieän aùp ñaàu vaøo khoâng ñaûo cuûa khueách ñaïi thuaät toaùn laø +VB; VC∞ = Vsat – VB = (VCC – 1V) – VB. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  13. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 125 - 2(VCC –1V) Hình 4-9. Ñôn haøi taïo xung vuoâng Ví duï: Maïch dao ñoäng ñôn haøi treân hình 4-9 coù ñieän aùp nguoàn VCC = ± 10V; VB = 1V; R1 = 22K; R2 = 10K; C1 = 100pF; C2 = 0,01µF;. 1) Haõy tính ñoä roäng xung loái ra. 2) Xaùc ñònh C2 ñeå cho xung ra coù ñoä roäng 6ms 1) Ta coù: V = +( VCC – 1V) = +(10V – 1V) = 9V; VC0 = –(VCC –1V) = –9V; VC∞ = Vsat – VB = (10V – 1V) – 1V = 8V; V − VC 0 9V − ( −9V ) Vaäy: t = R2 C 2 ln = 0,01µF × 10 K × ln = 289 µs . 9V − 8V V − VC∞ t = 289 µs 2) Vôùi t = 6ms giaù trò cuûa tuï C2 seõ laø: t 6 ms = 0,2 µF C2 = = 9V − (−9V ) V − VC 0 10 K × ln R2 ln 9V − 8V V − VC∞ Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  14. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 126 - 4.3. Boä suy giaûm vaø dòch möùc DC loái ra. Ñeå ñieàu chænh bieân ñoä xung vaø dòch möùc DC, tín hieäu loái ra cuûa maùy phaùt xung ñöôïc ñöa qua boä suy giaûm vaø dòch möùc DC coù sô ñoà nhö hình 4-10. Hình 4-10. Boä suy giaûm vaø dòch möùc DC Caùc boä khueách ñaïi thuaät toaùn A1 vaø A2 maéc kieåu laëp aùp cho pheùp taïo trôû khaùng ra cuûa maùy phaùt nhoû. Möùc DC cuûa ñieän aùp loái ra ñöôïc ñieàu khieån nhôø chieát aùp R5 vaø 2 ñieän trôû R4, R6 noái phaân cöïc giöõa 2 nguoàn ±VCC. Khi tieáp ñieåm ñoäng cuûa chieát aùp R5 ôû möùc theá ñaát, loái ra A2 cuõng ôû möùc theá ñaát, khieán xung loái ra töø A1 ñoái xöùng qua möùc ñaát. Khi tieáp ñieåm ñoäng cuûa R5 ôû möùc –5V, xung ra seõ ñoái xöùng qua möùc –5V, vaø khi tieáp ñieåm ñoäng cuûa R5 ôû möùc +5V, xung ra seõ ñoái xöùng qua möùc +5V. Nhö vaäy, baèng caùch ñieàu chænh chieát aùp R5 ta coù theå dòch chuyeån ñöôïc möùc DC cuûa xung loái ra deã daøng. Bieân ñoä cuûa xung loái ra ñöôïc ñieàu chænh lieân tuïc nhôû chieát aùp R3. Chuyeån maïch S1 cho pheùp thay ñoåi 2 khoaûng bieân ñoä. § 5. MAÙY TAÏO TÍN HIEÄU RF 5.1. Sô ñoà khoái cuûa maùy taïo tín hieäu RF. Maùy taïo tín hieäu taàn soá soùng voâ tuyeán RF (radio frequency) coù ñaàu ra soùng sin vôùi daûi taàn naèm trong khoaûng töø 100kHz ñeán 40GHz. Sô ñoà khoái cuûa maùy taïo soùng RF nhö chæ ra treân hình 4-11. Veà ñaïi theå, duïng cuï goàm coù: boä dao ñoäng RF, boä khueách ñaïi vaø boä suy giaûm ñaõ hieäu chænh vaø maùy ño möùc ñaàu ra. Boä dao ñoäng RF coù nuùm ñieàu chænh taàn soá lieân tuïc vaø coâng taéc daûi taàn soá ñeå ñieàu chænh tín hieäu ra tôùi taàn soá baát kyø mong muoán. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  15. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 127 - Hình 4-11. Maùy taïo soùng RF 5.2. Maïch dao ñoäng RF. Maïch dao ñoäng duøng trong maùy taïo soùng RF thöôøng duøng maïch dao ñoäng Colpits hoaëc dao ñoäng Hartlay. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa hai maïch chæ ra treân hình 4-12. a) Maïch dao ñoäng Hartlay b) Maïch dao ñoäng Colpits Hình 4-12 Caû hai maïch ñeàu coù boä khueách ñaïi vaø maïch hoài tieáp. Boä khueách ñaïi vöøa k h u e á c h ñ a ï i t í n h i e ä u v ö ø a ñ a û o p h a 1 8 0 o. T í n h i e ä u r a ñ a õ k h u e á c h ñ a ï i ñ ö ô ï c l a ø m s u y g i a û m vaø dòch pha tieáp 180o nöõa bôûi maïch hoài tieáp. Ñoä lôïi cuûa maïch khueách ñaïi baèng nghòch ñaûo cuûa ñoä suy giaûm qua maïch hoài tieáp. Moãi maïch coù ñoä taêng ích voøng laø 1 vaø ñoä dòch pha voøng laø 360o. Ñieåm khaùc bieät giöõa 2 maïch laø maïng dòch pha. Maïch dao ñoäng Hartlay söû duïng 2 cuoän caûm L1, L2 vaø 1 tuï ñieän C. Maïch dao ñoäng Colpits söû duïng 2 tuï ñieän C1 , C2 vaø 1 cuoän caûm L. Taàn soá dao ñoäng cuûa caû 2 maïch laø taàn soá coäng höôûng cuûa maïch dòch pha: Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  16. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 128 - 1 f= (4-25) 2π CT L T Ñoái vôùi maïch Hartlay: CT = C; LT = Toång ñieän caûm cuûa L1 vaø L2. Ñoái vôùi maïch Colpits: L T = L; CT = Toång ñieän dung C1 vaø C2 maéc noái tieáp. Ñeå thay ñoåi taàn soá dao ñoäng cuûa maïch coù theå söû duïng chuyeån maïch ñeå thay ñoåi trò soá cuûa LT vaø CT. Ví duï, sô ñoà boá trí ñeå thay ñoåi taàn soá trong maïch dao ñoäng Hartlay nhö treân hình 4-13. Hình 4-13. Chuyeån maïch ñeå thay ñoåi taàn soá trong maïch dao ñoäng Hartlay 5.3. Maïch ñieàu bieán bieân ñoä vaø ñieàu bieán taàn soá. 5.3.1. Ñieàu bieán bieân ñoä. Caùc maùy taïo soùng RF thöôøng coù thieát bò ñeå ñieàu bieán bieân ñoä vaø taàn soá. Ñieàu bieán bieân ñoä ñöôïc thöïc hieän taïi taàng khueách ñaïi (hình 4-14). Hình 4-14. Maïch ñieàu bieán bieân ñoä Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2