intTypePromotion=1
ADSENSE

Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 1 - Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Đình Phú

Chia sẻ: Chạy Ngay Đi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

2
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kỹ thuật xung được biên soạn gồm có 6 chương và được chia thành 2 phần, phần 1 gồm 3 chương với những nội dung sau: Chương 1 giới thiệu về các dạng sóng, các hàm cơ bản thường dùng trong lĩnh vực điện, điện tử; chương 2 trình bày các mạch biến đổi tín hiệu bằng mạch RC, RL và RLC dùng phương pháp toán tử Laplace; Chương 3 trình bày các kỹ thuật chuyển mạch ở chế độ quá độ và xác định của các linh kiện điện tử như diode, diode zener, transistor;... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 1 - Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Đình Phú

  1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP.HCM KHOA ÑIEÄ N TÖÛ BOÄ MOÂN VIEÃN THOÂNG  VA -VA TAÙC GIAÛ : Nguyeãn Vieä t Huøng Nguyeã n Ñình Phuù TP.HCM 2007
  2. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn LÔØI NOÙI ÑAÀU Taøi lieäu naøy giôùi thie äu cô sôû lyù luaä n, nguyeâ n lyù hoaït ñoäng cuûa maïch xung nhaèm phuïc vuï cho moân hoïc kyõ thuaä t xung 2 tín chæ chuyeân ngaø nh ñieän töû vieãn thoâng, taø i lieäu ñöôïc chia ra laøm 6 chöông: Chöông 1 giôùi thieä u veà caùc daïng soùng, caùc haøm cô baûn thöôøng duøng trong ló nh vöïc ñieä n, ñieän töû goàm caùc cô baûn nhö haøm böôùc, haøm xung, haøm doác, haøm muõ, haøm sin, haøm cos vaø caùc daïng soùng toå hôïp. Chöông 2 trình baø y caùc maïch bieán ñoåi tín hieäu baèng maïch RC, RL vaø RLC duøng phöông phaùp toaùn töû Laplace – chöông naøy laøm neàn taûng cho caùc chöông sau vaø caùc maïch ñieän töû öùng duï ng. Chöông 3 trình baøy caùc kyõ thuaät chuyeån maïch ôû cheá ñoä quaù ñoä vaø xaùc ñònh cuûa caùc linh kieän HC ñieän töû nhö diode, diode zener, transistor laøm aûnh höôûng ñeán daïng soùng biTeánP.ñoå M caùch caûi thieän i vaø huat ñeå daïng soùng toát hôn. Ky tam u ph S maïc h xeù n noái tieá p, maïch xeùn song song, xeùn Chöông 4 trình baø y caùc maïch xeùn tín hieäuggoàDmHcoù n Truo enc h© xeùn thöïc teá vaø maïc h xeù n duøng transistor. aâm, xeùn döông, xeùn 2 möùc ñoäc laäp, maï uy B an q Chöông 5 trình baø y maïch keïp hay coøn goïi laø maïch dôøi tín hieä u, ñaëc bieä t quan troïng laø caùc maïch keï p vôùi taûi laø ñieän dung, taûi laø cuoä n daây. Chöông 6 trình baøy maïch dao ñoäng ña haøi, maï ch ñôn oån duø ng op-amp, duøng IC chuyeân duøng 555, maïch dao ñoäng duøng vi maïch soá, maïch Schmitt trigger vaø maïch dao ñoäng ña haøi duøng caùc linh kieä n coù vuøng ñieän trôû aâm. Do chæ trình baøy nhöõng phaàn cô baûn neân chaéc chaén seõ coøn nhieà u thieáu soù t – raá t mong moïi ñoùng goùp xaâ y döïng cuûa caùc baïn - xin haõ y gôûi veà theo ñòa chæ phu_nd@yahoo.com - xin chaân thaønh caûm ôn. Nhoùm bieân soaïn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  3. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn MUÏC LUÏC LÔØI NOÙI ÑAÀU CHÖÔNG 1: CAÙC DAÏNG SOÙNG TÍN HIEÄU 1 I. GIÔÙI THIEÄU 3 II. DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C 5 III. HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION) 6 IV. HAØM DOÁ C (RAMP FUNCTION) 8 V. DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ 11 VI. DAÏ NG SOÙ NG HAØM SIN 15 VII. CAÙ C DAÏ NG SOÙNG TOÅ HÔÏ P 19 VIII. CAÙ C PHAÀN TÖÛ TRONG CAÙ C DAÏ NG SOÙ NG 24 IX. BAØI TAÄP 27 CHÖÔNG 2. BIEÁN ÑOÅI DAÏNG SOÙNG BAÈNG MAÏCH RC, RL M VAØ RLC 29 P. HC h uat T Ky t I. PHAÂN TÍCH SOÙ NG VUOÂNG 31 h a m II. MAÏCH RC D H Su p 31 1. ong C MAÏCH RC VÔÙ I TÍNH HIEÄ U VAØO LAØ HAØMuBÖÔÙ TrM XUNG 31 n © ye MAÏCH RC VÔÙ I TÍNH HIEÄ U VAØ O LAØ HAØ 33 n qu 2. III. B a MAÏCH LOÏ C TAÀ N SOÁ THAÁP – MAÏ CH VI PHAÂN 36 1. MAÏCH LOÏC TAÀN SOÁ THAÁP 36 2. MAÏCH VI PHAÂ N 37 IV. MAÏCH LOÏ C TAÀ N SOÁ CAO – MAÏ CH TÍCH PHAÂN 38 1. MAÏCH LOÏC TAÀN SOÁ CAO 38 2. MAÏCH TÍCH PHAÂ N 39 V. CAÙ C DAÏ NG MAÏ CH DUØ NG RL 40 VI. MAÏCH VI PHAÂ N – TÍCH PHAÂ N DUØ NG OP-AMP 40 1. MAÏCH VI PHAÂ N 40 2. MAÏCH TÍCH PHAÂ N 41 VII. PHÖÔNG PHAÙ P TOAÙ N TÖÛ 42 1. PHEÙP BIEÁ N ÑOÅI THUAÄ N LAPLACE 42 2. PHAÂN TÍCH MAÏCH BIEÁ N ÑOÅI TÍN HIEÄ U RC DUØ NG BIEÁ N ÑOÅI LAPLACE 43 a. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m böôùc 43 b. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m xung vuoâ ng 44 c. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m muõ: 46 d. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m doác 48 3. PHAÂN TÍCH MAÏCH BIEÁ N ÑOÅI TÍN HIEÄ U RL DUØ NG BIEÁ N ÑOÅ I LAPLACE 49 a. Maï ch RL vôùi tín hieäu vaø o laø haøm böôùc 49 b. Maï ch RL vôùi tín hieäu vaø o laø haøm xung vuoân g 51 VIII. MAÏCH PHAÂ N AÙP 52 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  4. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn IX. MAÏCH RLC 54 X. BAØI TAÄP 57 CHÖÔNG 3. CHUYEÅN MAÏCH ÑIEÄN TÖÛ 59 I. ÔÛ CHEÁ ÑOÄ XAÙ C LAÄP 60 1. DIODE DUØNG NHÖ MOÄT CHUYEÅ N MAÏCH 61 a. Phaâ n cöïc thuaän diode vaø ñieän aù p ngöôõng 61 b. Ñieä n trôû ac trong dio de 62 c. Maï ch töông ñöông 63 d. Diode khi phaâ n cöï c ngöôïc 64 2. DIODE ZENER 65 a. Khi phaân cöïc thuaä n diode zener 65 b. Khi phaân cöïc ngöôï c diode zener 65 c. Caù c thoâ ng soá laø m vieäc cuûa Zener 65 d. Maï ch töông ñöông cuûa Zener 66 3. CAÙC DAÏNG DIODE THOÂNG DUÏ NG KHAÙC M 66 TP . HC a. Diode phaùt quang LED uat 66 K y th b. Diode Schottky am 67 H S u ph 4. TRANSISTOR 2 MOÁI NOÂÍ D 67 T r uong a. Transis tor BJT © 68 yen b. Khi TransistorBahoaï n tquñoäng khueá ch ñaïi 68 c. Khi Transistor hoaït ñoäng ôû cheá ñoä chuyeån maïc h 69 d. Khi Transistor hoaït ñoäng ôû cheá ñoä chuyeån maïc h 71 e. Caù c thoâ ng soá laø m vieäc cuûa Transistor 72 II. ÔÛ CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ 74 1. CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ CUÛA DIO DE BAÙN DAÃ N PN 74 a. Xeù t traï ng thaùi chuyeå n maïch 74 b. Caû i thieä n toá c ñoä 75 2. CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ CUÛA TRANSISTOR 76 a. Xeù t traï ng thaùi chuyeå n maïch 76 b. Caû i thieä n daïng soùng ra 77 CHÖÔNG 4. MAÏC H XEÙN 79 I. GIÔÙI THIEÄU MAÏCH XEÙ N 83 II. MAÏCH XEÙN NOÁI TIEÁ P 83 1. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG 83 2. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉT LEÂ N 85 3. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉ T XUOÁ NG 87 4. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N 88 5. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁ NG 90 6. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM 92 7. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ AÂM – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉT LEÂN 94 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  5. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn 8. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ AÂM – DÔØI NGÖÔÕNG CAÉT XUOÁNG 95 9. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ AÂM – DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂN 96 10. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ AÂM – DÔØI TÍN HIEÄU XUOÁNG 98 III. MAÏCH XEÙN SONG SONG 99 1. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ AÂ M 99 2. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM – DÔØ I MAËT CAÉT XUOÁNG 100 3. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ AÂM – DÔØ I MAËT CAÉT LEÂ N 101 4. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ AÂM – DÔØ I TÍN HIEÄ U XUOÁ NG 101 5. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM – DÔØ I TÍN HIEÄ U LEÂ N 101 6. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG 102 7. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI MAËT CAÉT LEÂ N 103 8. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØ I MAËT CAÉ T XUOÁ NG 104 9. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØ I TÍN HIEÄ U LEÂ N 104 10. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØ I TÍN HIEÄ U XUOÁ NG 104 IV. MAÏCH XEÙN VÔÙI DIODE THÖÏ C TEÁ 109 M 1. Ñieä n aù p V T P . HC 109 uat 2. Ñieä n trôû rd K y th 109 am 3. Khaûo saùt aû nh höôû ng cuû a ñieän dungH lieâ S unphcöïc Cd 111 D V. MAÏCH XEÙN DUØ NG TRANSISTOR T r uong 112 © VI. MAÏCH XEÙN GHEÙ P CÖÏaC n uyenT DUØ NG TRANSISTOR qPHAÙ 112 B VII. MAÏCH XEÙ N DUØ NG OP – AMP 113 1. MAÏCH NAÉ N CHÍNH XAÙC – XEM NHÖ DIO DE LYÙ TÖOÛ NG 113 2. MAÏCH NAÉ N CHÍNH XAÙC COÙ NGUOÀ N DC 114 VIII. MAÏCH XEÙN 2 MÖÙ C ÑOÄC LAÄP 114 IX. BAØI TAÄP 117 CHÖÔNG 5. MAÏCH KEÏP – MAÏC H GIAO HOAÙN 119 I. MAÏCH KEÏP 121 1. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP VM 121 2. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP NHOÛ HÔN VM 122 3. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP LÔÙ N HÔN VM 124 4. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP VM 126 5. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP NHOÛ HÔN VM 128 6. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP LÔÙ N HÔN VM 130 II. MAÏCH KEÏP DUØ NG DIODE XEÙT AÛ NH HÖÔÛ NG ÑIEÄN TRÔÛ DIODE VAØ ÑIEÄN TRÔÛ NGUOÀ N 132 1. XEÙT AÛ NH HÖÔÛ NG ÑEÁ N DAÏ NG SOÙ NG RA 132 2. ÑÒNH LYÙ MAÏCH KEÏP 133 III. MAÏCH KEÏP ÔÛ CÖÏ C NEÀ N CUÛ A BJT 133 IV. CHUYEÅ N MAÏ CH C-E VÔÙI TAÛI LAØ ÑIEÄ N DUNG 135 V. CHUYEÅ N MAÏ CH C-C VÔÙI TAÛI LAØ ÑIEÄN DUNG 137 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  6. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn VI. CHUYEÅ N MAÏ CH C-E VÔÙI TAÛI LAØ CUOÄN DAÂY 139 VII. BAØI TAÄP 143 CHÖÔNG 6. MAÏC H ÑA HAØI 147 I. GIÔÙI THIEÄU 148 II. CAÙ C MAÏ CH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG OP-AMP 149 2. NHAÉ C LAÏ I MAÏC H SO SAÙ NH 149 3. MAÏCH SO SAÙ NH ÑIEÄ N AÙP VÔÙI ÑIEÄN AÙP 0V 149 4. MAÏCH SCHMITT TRIGGER ÑAÛO – ÑOÁI XÖÙNG 150 5. MAÏCH SCHMITT TRIGGER KHOÂ NG ÑAÛ O – ÑOÁI XÖÙ NG 152 6. MAÏCH DAO ÑOÄ NG BAÁT OÅ N DUØ NG OP-AMP 154 7. MAÏCH ÑÔN OÅ N DUØNG OP-AMP 157 III. MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG VI MAÏ CH 555 162 1. CAÁU TRUÙC VI MAÏ CH 555 162 2. MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ NG VI MAÏC H 555 163 M 3. MAÏCH ÑÔN OÅ N DUØNG VI MAÏ CH 555 T P . HC 166 uat IV. MAÏCH ÑA HAØI DUØ NG VI MAÏ CH SOÁ K y th 168 am 1. CAÙC VI MAÏCH TRIGGER SCHMITT H S u ph 168 D 2. MAÏCH ÑÔN OÅ N T r uong 169 © C H COÅNG NOT COÙ TRIGGER SCHMITT nMAÏ q e 3. MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ NuGyVI 170 a n B NG TRANSISTOR V. MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ 171 1. MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØ I DUØ NG TRANSISTOR 171 2. MAÏCH ÑÔN OÅ N GHEÙP CÖÏC THU DUØ NG TRANSISTOR 173 3. MAÏCH ÑÔN OÅ N GHEÙP CÖÏC PHAÙT DUØ NG TRANSISTOR 176 4. MAÏCH TRIGGER SCHMITT 177 VI. MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG CAÙ C LINH KIEÄN COÙ VUØ NG ÑIEÄ N TRÔÛ AÂM 178 1. DIODE TUNNEL 178 2. UJT – TRANSISTOR ÑÔN NOÁ I 179 3. DIODE 4 LÔÙP 180 4. ÖÙ NG DUÏNG CUÛA CAÙC LINH KIEÄN COÙ VUØ NG ÑIEÄ N TRÔÛ AÂM ÑEÅ TAÏO MAÏCH DAO ÑOÄNG ÑA HAØI 180 Taøi lieäu tham khaûo . Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  7. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Daïng soùng tín hieäu. Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C M TP . HC t thua HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION) K y HAØM DOÁC (RAMP FUNCTION) am H S u ph D uong DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ T r n© quye DAÏ NG SOÙ NG HAØM SIN a BP CAÙ C DAÏ NG SOÙNG TOÅ HÔÏ n CAÙ C PHAÀN TÖÛ TRONG CAÙ C DAÏNG SOÙNG BAØI TAÄP Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  8. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù LIEÄT KEÂ CAÙC HÌNH Hình 1-1. Daïng soù ng tín hieäu ñieä n aù p dc. Hình 1-2. Daï ng soù ng tín hieäu haøm böôùc. Hình 1-3. Daï ng soù ng tín hieäu sin. Hình 1-4. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung. Hình 1-5. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöù ng. Hình 1-6. Daï ng soù ng tín hieäu haøm muõ . Hình 1-7. Daïng soù ng tín hieäu xung raê ng cöa. Hình 1-8. Daï ng soù ng tín hieäu xung tam giaùc. Hình 1-9. Daï ng soù ng tín hieäu haøm sin giaûm theo haøm muõ. Hình 1-10. Haøm böôùc vôùi bieâ n ñoä vaø thôøi gian treå khaùc nhau. Hình 1-11. Daïng soùng ví duï 1-1. M . HC Hình 1-12. Daïng soù ng ví duï 1-2. TP at Hình 1-13. (a) daï ng soù ng haøm doác. (b) daïng soù ng haømKydoáthcutoång quaùt . am H S u ph Hình 1-14. Daïng soù ng ví duï 1-3. D T r uong n© Hình 1-15. Sô ñoà maïch vaø daï a n qunyge soù ng ví duï 1-4. B Hình 1-16. Daïng soù ng haøm muõ . Hình 1-17. Daïng soùng haøm muõ vôù i caù c giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng khaù c nhau. Hình 1-18. Daïng soù ng haøm muõ vôù i caùc giaù trò TS khaùc nhau. Hình 1-19. Daïng soù ng ví duï 1-5. Hình 1-20. Moät phaàn daïng soùng tín hieäu haøm sin. Hình 1-21. Caù c daïng soùng sin bò dòch sang traù i hoaëc sang phaûi. Hình 1-22. Daï ng soù ng toå hôï p – hay daï ng soù ng haøm muõ taê ng Hình 1-23. Daï ng soù ng haøm toå hôï p cuû a 2 haøm muõ vaø haøm doác. Hình 1-24. Daï ng soù ng haøm sin giaûm. Hình 1-25. Daï ng soù ng haøm toå hôï p. Hình 1-26. Daï ng soù ng vuoâng. Hình 1-27. Daïng soùng xaù c ñònh giaù trò ñænh – ñænh vaø giaù trò ñænh. Hình 1-28. Giaù trò trung bình cuû a moä t vaø i tín hieä u tuaàn hoaøn. Hình 1-29. Hình cho ví duï 1-13. 2 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  9. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng I. GIÔÙI THIEÄU: Chuùng ta thöôøng gaëp moät tín hieäu nhö laø doøng ñieä n i(t) hoaëc ñieän aùp v(t). Söï thay ñoåi theo thôøi gian cuûa tín hieäu ñöôïc goïi laø daïng soùng (waveform). Daïng soùng veõ ôû hình 1-1 khoâng thay ñoåi theo thôøi gian vaø ñöôïc goïi laø tín hieäu dc. Töø vieát taét dc töôïng tröng cho doøng ñieän coù höôùng (direct current), daïng bieåu thöùc toaùn hoïc cho doøng ñieän dc i(t) vaø ñieän aùp dc v(t) nhö sau: vt   VO   vôùi    t   (1-1) it   I o  M P. HC uat T h a m Ky t Hình 1-1. Daïng soù ng Stín h u ñieä n aù p dc. u phieä g D H uongiöõ o rmaø T Khoâng coù moät tín hieäu vaät lyù naø en © nguyeân giaù trò maõi theo thôøi gian, tuy nhieân noù coù q u y Bauntaïo ra bôûi moät thieát ñoù laø nguoàn pin. theå gaàn ñuùng ñoái vôùi tín hieä Tín hieäu haøm böôùc: Hình 1-2. Daï ng soù ng tín hieäu haøm böôùc. Tín hieäu haøm sin: Hình 1-3. Daï ng soù ng tín hieäu sin. Tín hieäu haøm xung: Kyõ thuaä t xung. 3 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  10. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-4. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung. Tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöùn g: Hình 1-5. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöù ng. M P. HC Tín hieäu haøm muõ: uat T K y th u pham n g DH S ©T ruo qu yen Ban Hình 1-6. Daï ng soù ng tín hieäu haøm muõ . Tín hieäu xung raêng cöa: Hình 1-7. Daïng soù ng tín hieäu xung raê ng cöa. Tín hieäu xung tam giaùc: Hình 1-8. Daï ng soù ng tín hieäu xung tam giaùc. Tín hieäu haøm sin giaûm: 4 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  11. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng Hình 1-9. Daï ng soù ng tín hieäu haøm sin giaûm theo haøm muõ. II. DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C: Tín hieäu cô baûn nhaát laø daïng soùng haøm böôùc. Haøm böôùc toån g quaùt ñöôïc thieát laäp döïa vaøo haøm böôùc ñôn vò ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: 0 khi t0 u t    (1-2) 1 khi t 0 M . HC a t TP Theo toaùn hoïc thì haøm u(t) Daïng soùng cuûa haøm böôùc baèng 0 khi t aâm vaø baèng 1 khi ht udöông. khoâng lieân tuïc taïi t = 0. a m Ky t h D H Su p ng böôùc nhö vaäy, bôûi caùc ñaïi löôïng bieán ñoåi cuûa tín hieäu T uo Thöïc ra khoâng theå naøo taïo ra moät rhaø m n © e nhaûy töø moät giaù trò naøy sang giaù trò khaùc taïi thôøi ñieåm t = 0. nhö doøng ñieän vaø ñieän aùp khoâqnugytheå B an Tuy nhieâ n chuùng ta coù theå taïo ra moät haøm gaàn ñuùng vôùi haøm böôùc vôùi yeâu caàu laø thôøi gian chuyeån maïch phaûi ngaén khi so saùnh vôùi caùc thoâng soá thôøi gian ñaùp öùng khaùc trong maïch ñieän. Caùc haøm böôùc gaàn ñuùng naøy thöôøng xuaát hieän trong cuoäc soáng haèng ngaøy nhö chuùng ta taét / môû caùc thieát bò nhö ti vi, radio, ñeøn ñieän,… Haøm böôùc ñôn vò laø moät haøm tín hieäu ña naêng ñöôïc duøng ñeå thieát laäp nhieàu daïng soùn g tín hieäu khaùc. Neáu nhaân haøm u(t) vôùi moät haèng soá VA, seõ taïo ra moät haøm khaùc: 0 khi t0 V A u t    (1-3) V A khi t0 Neáu thay theá t baèng t  TS  seõ taïo ra haøm V Au t  TS  : 0 khi t  TS V A u t  TS    (1-4) V A khi t  TS Trong ñoù VA laø bieân ñoä cuûa haøm böôùc vaø TS laø khoaûng thôøi gian treå . Haèn g soá VA vaø thôøi gian treå coù theå coù caùc giaù trò aâm, döông vaø baèng 0. Caùc daïng soùng ñöôïc trình baøy nhö hình 1-3: aûnh höôûng cuûa vieäc thay ñoåi bieân ñoä vaø thôøi gian treå ñoái vôùi daïng soùng haøm böôùc ñôn vò: Kyõ thuaä t xung. 5 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  12. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-10. Haøm böôùc vôùi bieâ n ñoä vaø thôøi gian treå khaùc nhau. Ví duï 1-1: Haõy tìm daïn g soùng cuûa tín hieäu coù daïng soùng nhö hình 1-11(a) theo daïng soùn g cuûa caùc haøm böôùc. M TP . HC uat K y th am H S u ph D T r uong n© a n quye B Hình 1-11. Daïng soùng ví duï 1-1. Giaûi: Bieân ñoä cuûa xung nhaûy leâ n giaù trò 3 V taïi t = 1s, do ñoù 3u(t-1) laø moät haøm cuûa daïng soùng. Xung veà giaù trò 0 V taïi t = 3 s, do ñoù moät haøm böôùc thöù 2 coù bieân ñoä baèn g nhau nhöng giaù trò aâm vaø nhaûy taïi t = 3s ñoù chính laø haøm -3u(t-3). Coäng 2 haøm môùi vöøa tìm ta ñöôïc phöông trình cuûa daïng soùng caàn tìm: v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). Hình veõ 1-11(b) trình baøy caùch keát hôï p 2 haøm böôùc ñeå taïo ra moät haøm xung chöõ nhaät. III. HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION): 6 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  13. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng Daïng phöông trình toå ng quaùt cuûa daïng soùng cho trong ví duï 1-1 ñöôïc vieát nhö sau: v(t)  VA [u(t - T1 ) - u(t - T2 )] (1-5) Phöông trình naøy coù daïn g soùng laø xung chöõ nhaät coù bieân ñoä laø VA trong khoaûng thôøi gian töø T1 ñeán T2. Caùc daïng soùng cuûa caùc chuoãi xung vaø xung vuoâng coù theå taïo ra bôûi caùc chuoãi xung naøy. Caùc xung môû (ON) ôû thôøi ñieåm T1 vaø ñoùng (OFF) ôû thôøi ñieåm T2 sau ñoù ñöôïc goïi laø caùc xung gaùc coång bôûi vì noù ñöôïc duøng ñeå noái vôùi caùc chuyeån maïch ñieän töû ñeå cho pheùp hoaëc caám söï löu thoâng cuûa caùc tín hieäu khaùc. Moät xung chieám moät dieä n tích laø 1 ñôn vò hoäi tuï taïi t = 0 ñöôïc vieát theo caùc thaønh phaàn cuûa haøm böôùc nhö sau: 1   T   T  v(t)   u t    u t   (1-6) T   2  2  Bieân ñoä cuûa haøm (1-5) baèng 0 taïi caùc giaù trò cuûa t ngoaïi tröø khoaûng –T/2 < t < T/2 thì bieân ñoä cuûa noù baèng 1/T. Dieän tích naèm döôùi xung coù giaù trò baèng 1 bôûi vì phaàn töû bieân ñoä tæ leä nghòch vôùi khoaûng thôøi gian. Nhö hình veõ 1-12(a), thì xung trôû neâ n heï p hôn vaø cao hôn neáu nhö T giaûm nhöng vaãn giöõ nguyeân dieä n tích baèng 1. Theo giôùi haïn, khi T daàn veà 0 thì phaàn töû bieân ñoä ñaït ñeán giaù trò khoâng xaùc ñònh nhöng dieän tích cuûa noù vaãn baèng 1. Haøm coù ñöôïc naèm trong giôùi haïn ñöôïc goïi laø P . HCM aT huat haøm xung ñôn vò Unit impulse, ñöôïc kyù hieä u laø (t). Daïng soùng cuû haøm xung (t) ñöôïc trình baøy ôû y t K n ñoä xung lôùn nhöng thôøi gian toàn taïi hình 1-12(b). Xung naøy laø moät kieåu xung lyù töôûng vôùaimbieâ S u ph H ng D xung ngaén . r u o Ñònh nghóa haøm xung ñôn uvòyelaø n ©: T q Ban (t) = 0 khi t  0 vaø ( khoâng xaùc ñònh taïi t = 0) t   x dx   u(t)  (1-7) Ñieàu kieän ñaàu noùi leân raèng xung seõ baèng 0 vôùi taát caû caùc giaù trò cuûa t ngoaïi tröø t baèng 0. Ñieàu kieän thöù hai gôïi yù raèng haøm xung ñôn vò laø ñaïo haøm cuûa haøm böôùc ñôn vò. du(t)  x   (1-8) dt Haøm böôùc coù theå thay ñoåi bieân ñoä vôùi heä soá tæ leä K nhö sau: vt   k x  Ví duï 1-2: Haõy tính toaùn veõ daïng soùng cuûa haøm (t) vôùi haøm xung ñöôïc cho trong hình 1- 12(a). Kyõ thuaä t xung. 7 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  14. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-12. Daïng soù ng ví duï 1-2. Giaûi: M Trong ví duï 1-1, phöông trình cuûa daïng soùng coù daïng: P. HC uat T K y th pham v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). u n g DHcoùStheå vieát nhö sau: Duøng tính chaát ñaïo haøm cuûa haøm böôùuo c , ta en © Tr y qudöông taïi t = 1 s vaø moät xung aâm taïi t = 3 s ñöôïc trình baøy nhö hình Ban Daïng soùng goàm moät xung veõ 1-12(b). Bieân ñoä cuûa haøm v(t) laø V (volt) vaø bieân ñoä cuûa dv(t) /dt laø V/s. dv(t)  3 t - 1  3 t - 3 dt IV. HAØM DOÁC (RAMP FUNCTION): Haøm doác ñôn vò ñöôïc xaùc ñònh baèng tích phaân cuûa haøm böôùc: t r(t)   u x d x   tu t  (1-9)  Daïng soùng cuûa haøm böôùc ñôn vò r(t) ôû hình veõ 1-6a seõ baèng 0 khi t < 0 vaø baèn g t khi t > 0, ñoä doác cuûa haøm baèng 1. Daïng soùng cuûa haøm doác treâ n ñöôïc trình baøy ôû hình 1-6a Haøm doác coù theå ñöôïc keùo giaûn veà bieân ñoä vôùi heä soá tæ leä K vaø ñöôïc kyù hieäu nhö sau: v(t) = Kr(t), trong ñoù phaàn töû tyû leä coù ñôn vò laø V/s vaø chính laø ñoä doác cuûa haøm böôùc. Daïng soùng toång quaùt cuûa haøm böôùc ñöôïc veõ ôû hình 1-6b vôùi phöông trình cuûa haøm laø: 0 khi t  TS v(t)  kr t  TS    (1-10) k t  TS  khi t  TS Baèng caùch coäng caùc haøm doác coù theå taïo ra caùc daïng soùng xung tam giaùc vaø xung raêng cöa nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn giôùi thieäu caùc daïng soùng. 8 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  15. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng M P. HC uat T K y th u pham n g DH S ©T ruo qu yen B an Hình 1-13. (a) daï ng soù ng haøm doác. (b) daïng soù ng haøm doá c toång quaùt .  Caùc haøm ñôn cöïc: Haøm xung ñôn vò, haøm böôùc ñôn vò vaø haøm doác ñôn vò taïo thaønh moät boä 3 caùc tín hieäu coù lieân quan vaø chuùng ñöôïc xem nhö laø caùc haøm ñôn cöïc, coù moái lieân heä theo daïng tích phaân nhö sau: t   u  t     x d x     t (1-11) r(t)  u x d x      Hoaëc quan heä theo daïng ñaïo haøm nhö sau:  du t    t    dt  (1-12) u(t)  t dr  dt Caùc tín hieäu naøy ñöôïc duøng ñeå taïo ra caùc daïng soùng tín hieäu khaùc vaø duøng ñeå kieåm tra caùc heä thoáng tuyeán tính ñeå bieát caùc ñaëc tính ñaùp öùng cuûa chuùng. Kyõ thuaä t xung. 9 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  16. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Ví duï 1-3: Haõy tính tích phaân cuûa haøm xung vôùi daïng soùng ñaõ cho ôû hình 1-14(a). Hình 1-14. Daïng soù ng ví duï 1-3. M TP . HC huat Giaûi: Theo ví duï 1-1 thì phöông trình cuûa daïng soùn g ñöôïacmvieá Kyt tlaïi: h DH Su p g v(t)  3u(t - 1) - 3u(t o- n3). n © Tru Duøng tính chaát tích phaâ uyaehaøm böôùc thì: n qcuû Ban t 0 khi t0   v x dx   3r t  1  3r t  3  3t  1 khi 1  t  3  0 khi 3t Ví duï 1-4: Hình 1-15(a), trình baøy moät switch ñieän töû lyù töôûng vôùi haøm tín hieäu ngoõ vaøo cuûa switch laø v IN (t)  2r t  vôùi heä soá K = 2 V/s coù daïng soùng nhö hình 1-15(c). Haõy tìm ngoõ ra v0(t) cuûa switch khi haøm ñieàu khieån cöïc G cuûa switch ñöôïc cho ôû hình 1-15(b). 10 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  17. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng M P. HC uat T K y th u pham n g DH S ©T ruo q u yen an 1-15. Sô ñoà maïch vaø daï ng soù ng ví duï 1-4. BHình Giaûi: Daïng soùng ñieàu khieån cöïc G theo hình 1-15(b) seõ coù phöông trình laø: v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). Haøm naøy seõ môû coång taïi thôøi ñieåm t = 1 s vaø ñoùng coång taïi thôøi ñieåm t = 3 s. Do ñoù haøm ngoõ ra cuûa switch coù daïng: 0 khi t0  v O (t)  2t khi 0t3 0 khi 3t  Chæ moät phaàn tín hieäu ôû ngoõ vaøo naèm trong khoaûng thôøi gian môû coång xuaát hieän taïi ngoõ ra. Hình 1-15(d) trình baøy caùc daïng soùng ngoõ ra. V. DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ : Haøm muõ laø haøm böôùc maø bieân ñoä cuûa noù giaûm veà 0. Phöông trình haøm muõ coù daïng nhö sau:   Tt  v(t)  V A e C u t  (1-13)   Kyõ thuaä t xung. 11 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  18. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Daïng soùng cuûa haøm muõ ñöôïc veõ ôû hình 1-16. Hai thoâng soá ñeå thieát laäp haøm muõ laø bieân ñoä VA (ñôn vò laø volt: V) vaø haèng soá thôøi gian Tc (ñôn vò laø giaây s). Neá u haøm muõ ñöôïc vieát cho doøng ñieän thì bieân ñoä laø doøng ñieän laø IA vaø ñôn vò cuûa noù laø amperes (A). Hình 1-16. Daïng soù ng haøm muõ . Hình 1-17, trình baøy caùc daïng soùng haøm muõ vôùi giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng thay ñoåi. M P. HC uat T K y th u pham n g DH S ©T ruo qu yen Ban Hình 1-17. Daïng soùng haøm muõ vôù i caù c giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng khaù c nhau. CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA HAØM MUÕ: Tính chaát giaûm: Moâ taû toác ñoä giaûm cuûa tín hieäu haøm muõ. Khi t > 0 daïng soùng haøm muõ coù theå vieát nhö sau: t  TC v(t)  V A e (1-14) Haøm böôùc coù theå boû qua trong bieå u thöùc cuûa haøm muõ vì t > 0. Taïi thôøi ñieåm t + t, ta coù :  t  t   t  t TC TC TC v(t  t)  V A e  VA  e e (1-15) Thieát laäp tæ soá cuûa 2 haøm: 12 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  19. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daïng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng t t   t TC TC v(t  t) V A  e  e  TC  t e v(t)  (1-16) TC VA  e Tæ soá giaûm khoâng phuï thuoäc vaøo bieân ñoä V A vaø thôøi gian t. Vôùi khoaûng thôøi gian t coá ñònh, tæ leä giaûm chæ phuï thuoâïc vaøo thôøi haèng coá ñònh Tc. Ñeå tìm ñoä doác cuûa phöông trình haøm muõ ( vôùi t > 0) ta laáy ñaïo haøm theo t cuûa phöông trình (1-14) ta ñöôïc: t dv(t) VA  v(t)   e TC   (1-17) dt TC TC Tính chaát ñoä doá c: Xaùc ñònh toác ñoä thay ñoåi cuûa daïng soùng haøm muõ tæ leä nghòch vôùi thôøi haèng Tc. Vôùi giaù trò thôøi haèng Tc nhoû thì haøm muõ coù ñoä doác lôùn vaø thôøi gian suy giaûm nhanh, vôùi thôøi haèng Tc lôùn thì haøm muõ coù ñoä doác laøi vaø thôøi gian suy giaûm daøi. M TP . HC uat y th Phöông trình 1-15 coù theå vieát laïi nhö sau: am K dv(t) v t  H S u ph D uong  0 (1-18) dt TC T r n© a n quye B dv v Khi v(t) laø haøm muõ coù daïng nhö phöông trình (1-12) thì   0 - ñaây laø phöông trình vi dt TC phaân caáp 1 vaø nghieäm cuûa noù laø phöông trình haøm muõ. Haøm muõ vôùi thôøi gian bò dòch chuyeå n: Baèng caùch thay theá t trong phöông trình (1-13) baèng (t – TS ). Khi ñoù phöông trình toång quaùt cuûa haøm muõ ñöôïc vieát nhö sau: t TS    v(t)  V A e TC u t  TS  (1-19)   Trong ñoù TS laø thoâng soá thôøi gian dòch chuyeån. Hình 1-18 trình baøy caùc daïng soùng haøm muõ vôùi cuøng giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng nhöng TS khaùc nhau. Thôøi gian dòch chuyeån TS laøm dòch chuyeån daïng soùng cuûa haøm muõ sang traùi hoaëc sang phaûi tuøy thuoäc vaøo giaù trò TS aâm hay döông. Kyõ thuaä t xung. 13 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
  20. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù M T P . HC huat S Hình 1-18. Daïng soù ng haøm muõ vôù i caùc giaù trò T khaù c nhau. K y t S  Chuù yù: phaàn töû t – TS phaûi xuaát hieän trong u ph2am caû phöông trình haøm muõ vaø haøm böôùc nhö ñaõ n g DH Truo trình baøy trong phöông trình©(1-19). n qu y e Ban Ví duï 1-5: Hình 1-19 trình baøy maøn hình dao ñoäng kyù ñang ño moät phaàn daïng soùng cuûa haøm muõ. Trong hình veõ: truïc ñöùng laø truïc bieân ñoä vôùi ñoä phaân giaûi laø 2V/1 oâ chia, truïc ngang laø truïc thôøi gian laø 1ms/ 1 oâ chia. Haõy tìm thôøi haèng Tc cuûa haøm muõ. Hình 1-19. Daïng soù ng ví duï 1-5. Giaûi : Vôùi t > 0 thì phöông trình toång quaùt cuûa haøm muõ ôû phöông trình 1-19 ñöôïc vieát laïi: t TS  TC v(t)  V A e 14 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2