Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 5

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

98
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sơ đồ dao động tín hiệu dạng khác sin Mục đích: Nghiên cứu các mạch đa hài tự dao động, đa hài đợi, mạch tạo xung tam giác, máy phát xung dùng transistor 1 lớp tiếp xúc (UJT), và các ứng dụng của các mạch đó.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thực tập vô tuyến đại cương - Bài 5

Bµi 5 S¬ ®å dao ®éng tÝn hiÖu d¹ng kh¸c sin Môc ®Ých: Nghiªn cøu c¸c m¹ch ®a hµi tù dao ®éng, ®a hµi ®îi, m¹ch t¹o xung tam gi¸c, m¸y ph¸t xung dïng transistor 1 líp tiÕp xóc (UJT), vµ c¸c øng dông cña c¸c m¹ch ®ã. phÇn lý thuyÕt 1. §a hµi tù dao ®éng §a hµi tù dao ®éng lµ m¹ch t¹o ra nh÷ng xung vu«ng. 1.1. §a hµi dïng transistor. S¬ ®å nguyªn lý vµ gi¶n ®å xung ®−îc tr×nh bµy ë h×nh 5.1a o +E CC R1 R2 RC1 RC2 C1 C2 • • o o Ura1 Ura2 UB 1 o o T1 T2 UB 2 H×nh 5.1a: S¬ ®å nguyªn lý cña ®a hµi tù dao ®éng. M¹ch ®a hµi tù dao ®éng cã hai tr¹ng th¸i c©n b»ng kh«ng bÒn (T1 më, T2 kho¸ vµ T1 kho¸ T2 më). Mçi tr¹ng th¸i chØ æn ®Þnh trong mét thêi gian h¹n chÕ nµo ®ã råi tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i kia vµ ng−îc l¹i. Hai tr¹ng th¸i trªn cña m¹ch ®a hµi tù dao ®éng cßn gäi lµ hai tr¹ng th¸i chuÈn c©n b»ng . §©y lµ hai tÇng khuÕch ®¹i cã ph¶n håi d−¬ng, cã Kβ >> 1 . Trong ®ã K: HÖ sè khuÕch ®¹i. β: HÖ sè håi tiÕp. 94
Nguyªn lý ho¹t ®éng cã thÓ tãm t¾t nh− sau: Ura1 +Ec τ1 t to t2 t1 t3 UB1 0,6V t −Ec Ura2 +Ec τ2 t to t2 t1 t3 UB2 0,6V t −Ec H×nh 5.1b: Gi¶n ®å xung ViÖc h×nh thµnh xung vu«ng ë cöa ra ®−îc thùc hiÖn sau mét kho¶ng thêi gian τ 1 = t1 − t o (®èi víi cöa ra 1) hoÆc τ 2 = t 2 − t1 (®èi víi cöa ra 2) nhê c¸c qu¸ tr×nh ®ét biÕn chuyÓn tr¹ng th¸i cña s¬ ®å t¹i c¸c thêi ®iÓm to, t1, t2 .... Trong kho¶ng thêi gian τ1, transistor T1 kho¸ T2 më. Tô C1 ®−îc n¹p ®Çy ®iÖn tÝch tr−íc lóc to, phãng ®iÖn qua T2, qua Ec qua R1 theo ®−êng + C1 → T2 → R1 → - C1 lµm ®iÖn thÕ trªn base cña T1 thay ®æi theo h×nh 5.1b. §ång thêi trong kho¶ng thêi gian nµy, tô C2 ®−îc nguån Ec n¹p theo ®−êng + Ec→ Rc1→ T2→ - Ec lµm ®iÖn thÕ trªn base cña T2 thay ®æi theo h×nh 5.1b. Lóc t = t1; UB1= 0,6V transistor T1 më, xÈy ra qu¸ tr×nh ®ét biÕn lÇn thø nhÊt, 95
nhê m¹ch håi tiÕp d−¬ng lµm s¬ ®å lËt tr¹ng th¸i T1 më T2 kho¸. Trong kho¶ng thêi gian τ2+ = t2 - t1 tr¹ng th¸i trªn ®−îc gi÷ nguyªn, tô C2 (®· ®−îc n¹p tr−íc lóc t1) b¾t ®Çu phãng ®iÖn vµ tô C1 b¾t ®Çu qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn t−¬ng tù nh− ®· nªu trªn cho tíi lóc t = t2 , UB2 = 0,6V lµm T2 më vµ xÈy ra ®ét biÕn lÇn thø hai, chuyÓn s¬ ®å vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu T1 kho¸ T2 më. Chu kú xung ë lèi ra: Tra = τ 1 + τ 2 ë ®©y: τ 1 = R1C1 ln 2 ≈ 0,7 R1C1 τ 2 = R2 C 2 ln 2 ≈ 0,7 R2 C 2 NÕu chän ®èi xøng R1 = R2 ; C1 = C2 ; T1 gièng hÖt T2 ta cã τ 1 = τ 2 vµ nhËn ®−îc s¬ ®å ®a hµi ®èi xøng, ng−îc l¹i ta ®−îc ®a hµi kh«ng ®èi xøng ( τ 1 ≠ τ 2 ). Biªn ®é cña xung ra ®−îc x¸c ®Þnh gÇn ®óng b»ng gi¸ trÞ nguån Ec cung cÊp. §Ó t¹o ra c¸c xung cã tÇn sè thÊp h¬n 1000Hz, c¸c tô C1 , C2 trong s¬ ®å cÇn cã ®iÖn dung rÊt lín. Cßn cÇn t¹o ra c¸c xung cã tÇn sè cao h¬n 10KHz do ¶nh h−ëng qu¸n tÝnh cña transistor lµm xÊu c¸c th«ng sè cña xung vu«ng. Nh− vËy ®a hµi dïng transistor chØ dïng ë tÇn sè trung b×nh, ë vïng tÇn sè thÊp vµ cao ng−êi ta ®−a ra s¬ ®å ®a hµi dïng IC tuyÕn tÝnh. 1.2. M¹ch ®a hµi dïng IC tuyÕn tÝnh (khuÕch ®¹i thuËt to¸n) S¬ ®å nguyªn lý vµ gi¶n ®å xung ®−îc tr×nh bµy ë h×nh 5.2a vµ h×nh 5.2b. R − N • • o C P + Ura • o R2 R1 H×nh 5.2a: Bé ®a hµi dïng K§TT. S¬ ®å cã m¹ch håi tiÕp d−¬ng R1, R2. §iÖn ¸p ë P: 96
R1 U ra = βU ra UP = R1 + R2 UN = UC Ung¾t o t t2 t1 t3 U®ãng UP U ng¾t t o U®ãng Ura Ura max o t t2 t1 t3 τ − Ura max H×nh 5.2b: Gi¶n ®å xung cña bé ®a hµi. NÕu dïng nguån nu«i cho khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ ®èi xøng. §iÖn ¸p ra cã hai gi¸ trÞ lµ Ura max vµ −Ura max. UP = −βUra max = U®ãng UP = βUra max = Ung¾t Gi¶ sö lóc ban ®Çu Ur = Ur max, th× UP = βUra max . Khi ®ã tô C tÝch ®iÖn tõ lèi ra qua R, C xuèng ®Êt. UN = Uc t¨ng lªn cã xu h−íng t¨ng tíi Ur max nh−ng khi UN > UP = βUra max ®iÖn ¸p lèi vµo cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®æi dÊu. Do ®ã lèi ra Ur lËt tr¹ng th¸i thµnh −Ur max khi ®ã UP = −βUra max, tô C phãng ®iÖn tõ +C qua R qua lèi ra cña 97
khuÕch ®¹i thuËt to¸n tíi −C. Tô C phãng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p UC = UN cã xu h−íng gi¶m ®Õn −Ura max nh−ng khi UN < UP = −βUra max, ®iÖn ¸p lèi vµo ®æi dÊu, lèi ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n l¹i lËt tr¹ng th¸i thµnh Ura max. Qu¸ tr×nh nh− vËy sÏ t¹o ra xung vu«ng ë lèi ra. Chu kú cña xung lèi ra 2 R1 Tra = 2τ = 2 RC ln(1 + ) R2 NÕu chän R1 = R2 ta cã Tra ≈ 2,2 RC. 2. M¹ch t¹o xung tam gi¸c (xung r¨ng c−a) Xung tam gi¸c ®−îc sö dông phæ biÕn trong hÖ thèng ®iÖn tö, th«ng tin ®o l−êng hay tù ®éng ®iÒu khiÓn lµm tÝn hiÖu chuÈn hai chiÒu biªn ®é vµ thêi gian. H×nh 5.3 ®−a ra xung tam gi¸c lý t−ëng. Uq Umax Uo t tq tng T H×nh 5.3: Xung tam gi¸c lý t−ëng. ë ®©y : Umax : Biªn ®é Uo : Møc 1 chiÒu ban ®Çu tq : Thêi gian quÐt thuËn tng : Thêi gian quÐt ng−îc. Nguyªn lý t¹o xung tam gi¸c dùa trªn qu¸ tr×nh n¹p hay phãng ®iÖn cña 1 tô ®iÖn qua 1 m¹ch nµo ®ã. Khi ®ã quan hÖ cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn tô ®iÖn biÕn ®æi theo thêi gian cã d¹ng: dU C (t ) ic (t ) = C dt trong ®iÒu kiÖn C lµ h»ng sè, muèn quan hÖ UC(t) tuyÕn tÝnh cÇn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn iC(t) = h»ng sè. Nãi c¸ch kh¸c sù phô thuéc ®iÖn ¸p trªn tô ®iÖn theo thêi gian lµ cµng tuyÕn tÝnh khi dßng ®iÖn phãng n¹p cho tô ®iÖn cµng æn ®Þnh. Cã 2 lo¹i xung tam gi¸c c¬ b¶n lµ: trong thêi gian quÐt thuËn tq, Uq t¨ng tuyÕn tÝnh theo thêi gian vµ Uq gi¶m tuyÕn tÝnh theo thêi gian. 98
§èi víi xung r¨ng c−a yªu cÇu tq >> tng. §Ó ®iÒu khiÓn tøc thêi c¸c m¹ch phãng n¹p, th−êng dïng c¸c m¹ch ®iÖn tö dïng transistor hay IC ®ãng më theo nhÞp ®iÒu khiÓn tõ bªn ngoµi. Trong thùc tÕ ®Ó æn ®Þnh dßng n¹p hay phãng ®iÖn cña tô cÇn khèi t¹o nguån dßng ®Ó n©ng cao chÊt l−îng c¸c xung r¨ng c−a. Cã thÓ dïng mét m¹ch tÝch ph©n ®¬n gi¶n lµ mét m¹ch RC lèi ra trªn tô C ®Ó n¹p ®iÖn tõ mét nguån E, qu¸ tr×nh phãng n¹p ®−îc 1 kho¸ ®iÒu khiÓn nh−ng ®é phÈm chÊt cña m¹ch thÊp vµ ®é phi tuyÕn cao. H×nh 5.4 lµ mét m¹ch t¹o xung tam gi¸c dïng transistor. • • o +EC R2 RE • R1 T2 Zo Cg • o • o T1 Ura U vµo C o o Rg • • H×nh 5.4: M¹ch t¹o xung r¨ng c−a dïng transistor. Ban ®Çu khi ch−a cã xung ®iÒu khiÓn T1 më b·o hoµ nhê R1, ®iÖn ¸p ra ura = UC = UCEbh (T1) ≈ 0V. Trong thêi gian cã xung vu«ng cã cùc tÝnh ©m ®iÒu khiÓn ®−a tíi base cña T1 lµm T1 kho¸, tô C ®−îc n¹p ®iÖn tõ +EC , qua T2 xuèng ®Êt. Trong s¬ ®å nµy T2 m¾c theo s¬ ®å base chung, cã t¸c dông nh− mét nguån æn dßng (cã bï nhiÖt nhê dßng ng−îc qua Zo lµ diode æn ¸p) cung cÊp dßng IE2 æn ®Þnh n¹p cho tô C trong thêi gian xung vu«ng cã cùc tÝnh ©m ®iÒu khiÓn lµm kho¸ T1. Víi ®iÒu kiÖn gÇn ®óng dßng collector T2 kh«ng ®æi th×: tq I 1 U C (t ) = ∫ I C 2 dt = C 2 t C0 C lµ quan hÖ bËc nhÊt. Khi hÕt xung ®iÒu khiÓn T1 l¹i më, C phãng ®iÖn nhanh qua T1; U ra = UC ≈ 0 , m¹ch trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu. H×nh 5.5 biÓu diÔn d¹ng xung lèi vµo vµ lèi ra cña m¹ch t¹o xung tam gi¸c. 99
U vµo t Ura Ura max t H×nh 5.5: D¹ng xung lèi vµo vµ lèi ra cña m¹ch t¹o xung tam gi¸c. 3. M¹ch kh«ng ®ång bé mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh (M¹ch ®a hµi ®îi hay trig¬ mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh) §©y lµ lo¹i m¹ch cã mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh bÒn. Tr¹ng th¸i thø hai cña nã chØ æn ®Þnh trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh nµo ®ã (phô thuéc vµo tham sè cña m¹ch) sau ®ã l¹i quay vÒ tr¹ng th¸i æn ®Þnh bÒn ban ®Çu. Tõ mét xung hay mét chuçi xung ë lèi vµo ta ®−îc mét xung hay mét chuçi xung ë lèi ra mµ thêi gian keã dµi xung (hay ®é réng xung) phô thuéc vµo tham sè cña m¹ch. HiÓu theo c¸ch ®¬n gi¶n ®©y lµ m¹ch söa ®é réng xung. 3.1. §a hµi ®îi dïng transistor. H×nh 5.6a tr×nh bµy s¬ ®å nguyªn lý vµ h×nh 5.6b tr×nh bµy gi¶n ®å ®iÖn ¸p thêi gian cña m¹ch ®a hµi ®îi dïng transistor. Tr¹ng th¸i ban ®Çu nhê ®iÖn trë R. T2 më b·o hoµ lµm cho ≈ U CE 2 ≈ 0V nªn T1 kho¸, ®©y lµ tr¹ng th¸i æn ®Þnh bÒn (cßn gäi lµ tr¹ng th¸i U B1 ®îi) cña m¹ch. Lóc t = to cã 1 xung ®iÖn ¸p d−¬ng ®· lín (lµm cho UBE cña T1 cì 0,6V) t¸c dông tíi lèi vµo lµm T1 më. §iÖn thÕ cùc collector cña T1 gi¶m tõ +EC lóc T1 cÊm xuèng gÇn b»ng 0V lóc T1 më b·o hßa. B−íc nh¶y ®iÖn thÕ nµy qua bé läc th«ng cao RC ®Æt toµn bé ®Õn cùc base cña T2 lµm ®iÖn thÕ ë ®ã ®ét biÕn tõ møc th«ng (kho¶ng 0,6V) ®Õn møc −EC + 0,6V ≈ -EC , do ®ã T2 bÞ kho¸. Khi ®ã T1 duy tr× ë tr¹ng th¸i më nhê m¹ch håi tiÕp d−¬ng R1, R2 ngay c¶ khi ®iÖn ¸p vµo b»ng kh«ng. Tô C b¾t ®Çu n¹p ®iÖn tõ EC → R → C → T1 xuèng ®Êt. Do ®ã ®iÖn 100
thÕ cña base T2 biÕn ®æi theo quy luËt sau: • • o +EC RC R C R1 • • • o Ura • T1 o T2 R2 • o U vµo o H×nh 5.6a: S¬ ®å nguyªn lý cña ®a hµi ®îi U vµo τx t to t2 UB1 t to t2 UB2 0,6 t −E Ura Tra Ura max tx t to t2 t1 H×nh 5.6b: Gi¶n ®å xung cña m¹ch ®a hµi ®îi 101
⎡ t⎤ U B 2 = EC ⎢1 − 2 exp( − ) RC ⎥ ⎣ ⎦ Víi ®iÒu kiÖn ban ®Çu U B2 (t = to ) = −EC Vµ ®iÒu kiÖn cuèi U B 2 (t → ∞) = + EC T2 bÞ kho¸ tíi lóc t = t1, UB2 ®¹t gi¸ trÞ kho¶ng 0,6V. t1 − t o = t x = RC ln 2 ≈ 0,7 RC Sau thêi gian t = t1, T2 më qua m¹ch håi tiÕp d−¬ng R1, R2 ®−a m¹ch vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu ®îi xung tiÕp sau. Th«ng th−êng ng−êi ta chän: T > tx > τ x ë ®©y T: Chu kú xung lèi vµo tx : §é réng cña xung lèi ra τx : §é réng cña xung lèi vµo. NÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn trªn th× chu kú xung lèi ra b»ng chu kú xung lèi vµo. 3.2. M¹ch ®a hµi ®îi dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) H×nh 5.7a ®−a ra 1 d¹ng s¬ ®å nguyªn lý cña ®a hµi ®îi dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. H×nh 5.7b tr×nh bµy gi¶n ®å xung. • • R C D − • o Ura + o Cg R2 • o U vµo R1 H×nh 5.7a: S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch ®a hµi ®îi dïng K§TT. NÕu IC ®−îc cung cÊp bëi nguån ®èi xøng ± E th× lèi ra cã hai gi¸ trÞ lµ ± Ur max. Khi t < t1 UV = 0, diode D th«ng nèi ®Êt (bá qua ®iÖn ¸p thuËn trªn diode), tõ ®ã UN = UC ≈ 0 do ®ã Ura = − Ur max. 102
U vµo t t1 UN U r max β U r max t t1 t2 t3 − U r max −β U r max τx U ra U r max U r max t − U r max − U r max H×nh 5.7b: Gi¶n ®å xung cña m¹ch ®a hµi ®îi dïng K§TT. Qua m¹ch håi tiÕp d−¬ng R1, R2 ®iÖn ¸p ë ch©n P: UP = − βUr max. R1 Víi β = gäi lµ hÖ sè håi tiÕp R1 + R2 ®©y lµ tr¹ng th¸i æn ®Þnh bÒn (tr¹ng th¸i ®îi) cña m¹ch. Lóc t = t1, cã 1 xung nhän cùc tÝnh d−¬ng ®−a tíi lèi vµo P. NÕu cã biªn ®é thÝch hîp lín h¬n ⎪−βUr ⎪, s¬ ®å lËt tr¹ng th¸i c©n b»ng kh«ng bÒn víi max Ura = Ur max, khi ®ã qua m¹ch håi tiÕp d−¬ng t¹i ch©n P cã UP = βUr max. Sau lóc t1, ®iÖn ¸p Ur max n¹p cho tô C lµm cho UC = UN d−¬ng dÉn cho tíi lóc t = t2 khi ®ã UN = βUr max (nãi chÝnh x¸c UN > βUr max) th× xÈy ra ®ét biÕn do ®iÖn ¸p ®Çu vµo vi m¹ch UN vµ UP ®æi dÊu, ®iÖn ¸p ra lËt tr¹ng th¸i lÇn thø hai Ura = − Ur max (trong kho¶ng thêi gian t1 ÷ t2, UN = UC > 0 nªn ®ièt bÞ ph©n cùc ng−îc, cã ®iÖn trë rÊt lín nh− t¸ch khái m¹ch). 103
TiÕp sau thêi gian t2, tô C phãng ®iÖn qua R tíi lèi ra cña bé khuÕch ®¹i thuËt to¸n h−íng tíi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra −Urmax. Cho ®Õn thêi ®iÓm t = t3, UC = UN ≈ 0 (nãi chÝnh x¸c lµ UC = UN = − 0,7V) diode më, ghim møc ®iÖn ¸p ë ®Çu vµo ®¶o ë gi¸ trÞ nµy, m¹ch quay vÒ tr¹ng th¸i ®îi ban ®Çu. §é réng xung τx = t2 - t1 liªn quan tíi qu¸ tr×nh n¹p cña tô C tõ møc 0 tíi møc βUr max, tõ ®ã cã: U C (t ) = U N (t ) = U r max (1 − e −t RC ) Thay gi¸ trÞ UC(t1) = 0 ; UC(t2) = βUr max vµo ph−¬ng tr×nh trªn ta ®−îc: ⎛ R⎞ ⎛1⎞ τ x = t 2 − t1 = RC ln⎜ ⎟ = RC ln⎜1 + 1 ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ R2 ⎟ ⎝1 − β ⎠ ⎝ ⎠ Gäi t3 - t2 = thph lµ thêi gian håi phôc vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu lµ qu¸ tr×nh phãng, ®iÖn cña tô C tõ møc βUr max tíi møc 0+. ⎛ ⎞ R1 t hph = RC ln(1 + β ) = RC ln⎜1 + ⎟ ⎜ ⎟ R1 + R 2 ⎝ ⎠ Chu kú cña xung ra b»ng chu kú cña xung vµo víi ®iÒu kiÖn: Tra = TV > τ x + t php 4. M¸y ph¸t xung sö dông transistor mét chuyÓn tiÕp (UJT) 4.1. Transistor mét chuyÓn tiÕp (UJT) Transistor mét chuyÓn tiÕp (Unijunction transistor - UJT) ®«i khi cßn gäi lµ diode 2 ®¸y. Tuy còng gäi lµ transistor nh−ng nguyªn lý lµm viÖc cña nã kh¸c h¼n transistor l−ìng cùc vµ transistor tr−êng. o+ o B2 B2 RB2 n p+ D UBB o → C E IE RB1 B1 o− o B1 (b) (a) H×nh 5.8: (a) CÊu tróc UJT ; (b) S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña UJT. 104
UJT ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch trªn mét phiÕn b¸n dÉn lo¹i N pha t¹p Ýt (®iÖn trë suÊt lín). Ng−êi ta t¹o ra mét vïng b¸n dÉn lo¹i P pha t¹p nhiÒu (®iÖn trë suÊt nhá) nh− h×nh 5.8a. Tõ miÒn b¸n dÉn lo¹i P nµy nèi ra mét ®iÖn cùc gäi lµ emitter (E). Hai ®Çu cña phiÕn b¸n dÉn lo¹i N nèi ra hai ®iÖn cùc ®−îc gäi lµ cùc base 1 (B1) vµ base 2 (B2). Tõ cÊu t¹o cña UJT h×nh 5.8a ta cã s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng h×nh 5.8b. PhiÕn b¸n dÉn N cã ®iÖn trë suÊt cao cho nªn tõ base B1 ®Õn C (®iÓm t−¬ng øng chuyÓn tiÕp PN cùc emitter) ®−îc thay b»ng ®iÖn trë RB1, tõ B2 ®Õn C ®−îc thay b»ng ®iÖn trë RB2, tæng hai ®iÖn trë nµy b»ng ®iÖn trë tõ B1 ®Õn B2 ký hiÖu lµ RBB. ChuyÓn tiÕp PN cùc emitter ®−îc thay b»ng diode D. NÕu ®Æt vµo B1 vµ B2 mét ®iÖn ¸p nh− h×nh 5.8 th× cã thÓ tÝnh ®−îc ®iÖn ¸p tõ ®iÓm C so víi B1 khi E hë m¹ch nh− sau: R B1 R U 1 = U BB = U BB B1 R B1 + R B 2 R BB Trong ®ã RBB = RB1 + RB2 §iÖn ¸p U1 còng chÝnh lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo catèt cña diode D. Khi E hë m¹ch chØ cã dßng ®iÖn IB2 ch¹y tõ B2 ®Õn B1: U BB I B2 = R BB NÕu E nèi ®Êt th× diode D bÞ ph©n cùc ng−îc vµ khi Êy qua cùc emitter E chØ cã dßng ng−îc IE0 qua. B©y giê xÐt tr−êng hîp ®Æt vµo gi÷a cùc E vµ B1 mét ®iÖn ¸p d−¬ng. Khi t¨ng UEB1 tõ gi¸ trÞ 0 ®Õn U1 th× IE0 sÏ gi¶m xuèng 0, v× khi Êy anèt vµ catèt cña diode D cã ®iÖn thÕ nh− nhau. NÕu cø tiÕp tôc t¨ng U EB1 theo chiÒu d−¬ng th× diode D sÏ ®−îc ph©n cùc thuËn , t¹o ra dßng thuËn ch¶y tõ cùc E vµo phiÕn base cña UJT. Khi dßng thuËn IE nµy xuÊt hiÖn, cã nghÜa lµ c¸c h¹t dÉn ®−îc phun tõ miÒn emitter vµo miÒn base, lµm sè h¹t dÉn cña miÒn base B1 t¨ng lªn ®ét ngét, lµm cho ®iÖn trë RB1 còng ®ét ngét gi¶m ®i. V× RB1 gi¶m lµm cho U1 cµng ®ét ngét gi¶m, lµm cho ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn ®Æt vµo diode D cã xu h−íng t¨ng lªn, dßng IE thuËn t¨ng lµm cho U1 tiÕp tôc gi¶m ®i. Trong qu¸ tr×nh nµy D lu«n ph©n cùc thuËn nªn ®iÖn ¸p sôt trªn nã kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy cã thÓ coi gÇn ®óng U1 = U EB1 . Râ rµng khi diode D th«ng, dßng IE cã xu h−íng ngµy mét t¨ng, trong khi ®ã UEB cã xu h−íng ngµy mét gi¶m. §ã chÝnh lµ nguyªn nh©n xuÊt hiÖn hiÖu øng ®iÖn trë ©m trong UJT. §−¬ng nhiªn dßng IE kh«ng thÓ t¨ng m·i nã bÞ giíi 105
h¹n bëi ®iÖn trë nguån. Sau khi UJT ®−îc më nã duy tr× tr¹ng th¸i nµy cho tíi khi m¹ch vµo hë m¹ch hoÆc dßng IE gi¶m xuèng gi¸ trÞ qu¸ nhá. §Æc tuyÕn Von-ampe cña UJT ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.9a vµ ký hiÖu cña UJT trªn h×nh 5.9b. MiÒn MiÒn ®iÖn trë MiÒn b·o hoµ V c¾t ©m U EB1 14 §Ønh B2 U ®h o 12 VB1B2 = 20V 2 ↑ IB IE → 2 o VB1B2 = 15V 10 G o VB1B2 = 10V 8 B1 VB1B2 = 5V 6 (b) ®¸y UEB 4 Udy 2 1 VB1B2 = 0 IE 0 1 2 3 4 5 mA (a) IE0 I ®h Idy H×nh 5-9: (a) §Æc tuyÕn Von-ampe ; (b) Ký hiÖu. Khi UB2 = 0; U1 = 0 ; U EB1 chØ t¨ng mét chót nªn diode ®−îc ph©n cùc thuËn, nªn ®Æc tuyÕn Von- ampe cña UJT trong tr−êng hîp nµy gièng nh− diode th«ng th−êng. Khi UBB ®Æt ë mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, U EB1 = 0, chuyÓn tiÕp emitter (diode D) bÞ ph©n cùc ng−îc, qua cùc E cã dßng ng−îc IE0 ®i qua. C−êng ®é dßng ®iÖn lóc nµy ®−îc biÓu diÔn bëi ®iÓm 1 trªn ®Æc tuyÕn. Khi t¨ng dÇn U EB1 nh−ng gi¸ trÞ cßn nhá h¬n nhiÒu so víi U1, th× dßng IE0 vÉn kh«ng ®æi (gièng dßng ng−îc b·o hoµ cña diode). Qu¸ tr×nh t¨ng U EB1 lóc ban ®Çu thùc tÕ lµm gi¶m dÇn ®iÖn ¸p ph©n cùc ng−îc diode D, tíi khi UEB1 = U1 th× an«t vµ catèt cã ®iÖn thÕ b»ng nhau, dßng qua diode b»ng 0, øng víi ®iÓm 2 trªn ®Æc tuyÕn. NÕu tiÕp tôc 106
t¨ng U EB1 diode D ph©n cùc thuËn (v× U EB1 > U1) dßng IE theo chiÒu thuËn t¨ng lªn tõ 0. Khi ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn cßn nhá, dßng thuËn nhá ch−a ¶nh h−ëng ®Õn ®iÖn trë RB1, nh−ng khi t¨ng U EB1 ®Õn mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh U EB1 = U1 + 0,7V th× dßng IE sÏ g©y ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn RB1. Th−êng ký hiÖu ®iÖn ¸p øng víi gi¸ trÞ nµy lµ U®h vµ dßng lµ I®h gäi lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®Ønh. Khi IE v−ît qu¸ I®h th× IE t¨ng U EB1 l¹i gi¶m , do ®ã ®Æc tuyÕn Von-ampe cña UJT trong kho¶ng nµy gäi lµ miÒn ®iÖn trë ©m. Khi IE t¨ng tíi mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, sè h¹t dÉn phun vµo miÒn B1 ®¹t tíi gi¸ trÞ b·o hoµ, ®iÖn trë RB1 kh«ng tiÕp tôc gi¶m n÷a. §iÖn ¸p U1 (còng chÝnh lµ U EB1 ) còng kh«ng tiÕp tôc gi¶m n÷a. §iÖn ¸p U EB1 øng víi gi¸ trÞ nµy lµ ®iÖn ¸p ®¸y U®¸y, dßng ®iÖn t−¬ng øng lµ dßng ®¸y I®¸y. NÕu tiÕp tôc t¨ng dßng IE th× ®iÖn ¸p UEB, cµng t¨ng lªn gièng nh− ®Æc tr−ng thuËn cña diode. §iÖn trë gi÷a B1 vµ B2 khi E hë m¹ch cì tõ 4KΩ ÷ 12 KΩ tuú tõng lo¹i. 4.2. M¹ch t¹o xung dïng UJT. S¬ ®å nguyªn lý vµ d¹ng sãng dao ®éng ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.10. UBB • o 12V UC RE 10KΩ • o t UC C1 • • o o (a) (b) H×nh 5-10: (a) S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch t¹o xung dïng UJT (b) D¹ng xung cña m¹ch t¹o xung dïng UJT Nguyªn lý lµm viÖc nh− sau: Tô C1 ®−îc n¹p ®iÖn tõ nguån UBB qua RE, khi ®iÖn ¸p trªn tô b»ng U®h cña UJT, th× UJT më vµ tô C1 phãng ®iÖn qua UJT lµm cho ®iÖn ¸p trªn hai cùc cña tô h¹ xuèng b»ng ®iÖn ¸p b·o hoµ cña UJT. Khi ®ã UJT ®ãng vµ tô C1 l¹i b¾t ®Çu mét lÇn n÷a n¹p ®iÖn. Qu¸ tr×nh cø nh− vËy tiÕp diÔn vµ ®iÖn ¸p lÊy ra trªn tô C1 cã d¹ng xung r¨ng c−a. 107
NÕu m¾c nèi tiÕp víi B1 cña UJT mét ®iÖn trë nh− h×nh 5.11a th× lèi ra trªn ®iÖn trë ta thu ®−îc xung cã ®é réng xung rÊt nhá nh− h×nh 5.11b. • o Ura +UBB RE B2 • t B1 • o C1 R1 UR • o (b) (a) H×nh 5.11: (a) S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch t¹o xung dïng UJT (b) D¹ng xung cña m¹ch t¹o xung dïng UJT 108
PhÇn thùc nghiÖm A. ThiÕt bÞ sö dông: 1. ThiÕt bÞ chÝnh cho thùc tËp t−¬ng tù (Khèi ®Õ nguån) 2. Panel thÝ nghiÖm AE - 105N cho bµi thùc tËp vÒ dao ®éng (G¾n lªn khèi ®Õ nguån). 3. Dao ®éng ký 2 chïm tia. 4. D©y nèi c¾m 2 ®Çu. B. CÊp nguån vµ nèi d©y Panel thÝ nghiÖm AE - 105N chøa 4 m¶ng s¬ ®å A5-1 ... A5-4, víi c¸c chèt c¾m nguån riªng. Khi sö dông m¶ng nµo th× c¾m d©y nguån cho m¶ng ®ã. §Êt (GND) cña c¸c m¶ng s¬ ®å ®Êt ®−îc nèi s½n víi nhau. Do ®ã chØ cÇn nèi ®Êt chung cho toµn khèi AE-105N. 1. Bé nguån chuÈn DC POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c thÕ chuÈn ± 5V , ± 12V cè ®Þnh. 2. Bé nguån ®iÒu chØnh DC ADJUST POWER SUPPLY cña thiÕt bÞ cung cÊp c¸c gi¸ trÞ ®iÖn thÕ mét chiÒu 0.... + 15V vµ 0.... − 15V . Khi vÆn c¸c biÕn trë chØnh nguån, cho phÐp ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn thÕ cÇn thiÕt, sö dông ®ång hå ®o thÕ DC trªn thiÕt bÞ chÝnh ®Ó x¸c ®Þnh ®iÖn thÕ ®Æt. 3. Khi thùc tËp, cÇn nèi d©y tõ c¸c chèt cÊp nguån cña thiÕt bÞ chÝnh tíi cÊp trùc tiÕp cho m¶ng s¬ ®å cÇn kh¶o s¸t. (Chó ý: C¾m ®óng ph©n cùc cña nguån vµ ®ång hå ®o). C. C¸c bµi thùc tËp 1. s¬ ®å dao ®éng ®a hµi NhiÖm vô: T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng ®a hµi ®èi xøng vµ kh«ng ®èi xøng dïng transistor. C¸c b−íc thùc hiÖn: 1.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A5-1. 1.2. Ch−a nèi c¸c J, ®Ó ng¾t c¸c m¹ch ph¶n håi cho T1, T2. KiÓm tra chÕ ®é mét chiÒu cho transistor T1, T2. §o ®é sôt thÕ trªn trë R1, R2, tÝnh dßng qua T1, T2. C¸c transistor ph¶i ®−îc dÉn gÇn b·o hoµ hoÆc b·o hoµ (thÕ trªn collector T1, T2 gÇn hoÆc b»ng 0). 109
1.3. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 5 V/ cm , thêi gian quÐt ë 1 ms cm . ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn dao ®éng ký. Sö dông c¸c nót chØnh vÞ trÝ ®Ó dÞch tia theo chiÒu X vµ Y vÒ vÞ trÝ dÔ quan s¸t Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi lèi ra OUT1, kªnh 2 dao ®éng ký víi lèi ra OUT2. MULTIVIBRATOR: ®a hµi 1.4. Nèi c¸c cÆp chèt J theo b¶ng A5-1. T¹i mçi cÆp nèi, quan s¸t vµ vÏ d¹ng tÝn hiÖu ra. §o chu kú T xung ra, tÝnh tÇn sè ph¸t f = 1/ T(gi©y). Bng A5-1 Nèi Nèi Nèi Nèi Nèi J1 & J4 J2 & J5 J3 & J6 J1 & J5 J2 & J4 D¹ng xung ra TÝnh CR C1. R3 = C2. R3 = C3. R3 = C1. R3 = C2. R3 = (F.Ω = sec) C4. R4 = C5. R4 = C6. R4 = C5. R4 = C4. R4 = T (gi©y) f ( Hz ) = 1 T k = T RC 110
2. s¬ ®å ®a hµi ®îi (®¬n hµi) NhiÖm vô: T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé ®¬n hµi h×nh thµnh d¹ng tÝn hiÖu. C¸c b−íc thùc hiÖn: 2.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A5-2 MONOSTABLE CIRCUIT: M¹ch ®¬n hµi 2.2. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 5V/ cm , thêi gian quÐt ë 1ms cm . ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn dao ®éng ký. Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi lèi vµo IN/A, kªnh 2 dao ®éng ký víi lèi ra OUT/C. 2.3. KiÓm tra chÕ ®é mét chiÒu cho transistor T1, T2. §o ®é sôt thÕ trªn trë R3, R6, tÝnh dßng qua T1, T2. ChØnh biÕn trë P1 ®Ó T1 cÊm, kh«ng cã dßng qua. T2 dÉn. 2.4. §Æt m¸y ph¸t tÝn hiÖu FUNCTION GENERATOR cña thiÕt bÞ chÝnh ë chÕ ®é: Ph¸t xung vu«ng gãc (c«ng t¾c FUNCTION ë vÞ trÝ vÏ h×nh vu«ng gãc), tÇn sè 1KHz (c«ng t¾c kho¶ng RANGE ë vÞ trÝ 1K vµ chØnh bæ sung biÕn trë chØnh tinh FREQUENCY). Biªn ®é ra 100mV (chØnh biÕn trë biªn ®é AMPLITUDE). 111
2.5. Nèi lèi ra m¸y ph¸t xung víi lèi vµo IN/A cña s¬ ®å A5-2. T¨ng dÇn biªn ®é m¸y ph¸t xung cho ®Õn khi lèi ra cã tÝn hiÖu. §o biªn ®é xung vµo vµ ®iÖn thÕ t¹i base T1 (thÕ ng−ìng) thÕ t¹i emitter T1, T2. 2.6. §Æt biªn ®é xung m¸y ph¸t = 500mV. VÆn biÕn trë P1 cho ®Õn khi lèi ra xuÊt hiÖn tÝn hiÖu. Gi¶i thÝch mèi liªn hÖ gi÷a thÕ base T1 vµ biªn ®é xung cÇn thiÕt ®Ó khëi ®éng s¬ ®å. 2.7. §o ®é réng xung ra, t×m hÖ sè k liªn hÖ gi÷a ®é réng xung ravíi C2, R5 : τ = k .C 2 .R5 2.8. VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu t−¬ng øng t¹i c¸c ®iÓm: - TÝn hiÖu vµo. - TÝn hiÖu base T1. - TÝn hiÖu collector T1 . - TÝn hiÖu base T2. - TÝn hiÖu collector T2 (lèi ra). Gi¶i thÝch qóa tr×nh h×nh thµnh ®é réng xung ra. 3. s¬ ®å m¸y ph¸t ujt NhiÖm vô: T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé dao ®éng sö dông UJT. C¸c b−íc thùc hiÖn: 3.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A5-3. 3.2. §Æt thang ®o thÕ lèi vµo cña dao ®éng ký ë 2V/ cm , thêi gian quÐt ë 1 ms cm . ChØnh cho c¶ 2 tia n»m gi÷a kho¶ng phÇn trªn vµ phÇn d−íi cña mµn dao ®éng ký. Nèi kªnh 1 dao ®éng ký víi lèi ra OUT/C. 3.3. Quan s¸t tÝn hiÖu ra trªn dao ®éng ký. VÏ l¹i d¹ng tÝn hiÖu ra. Thay ®æi biÕn trë P1, quan s¸t sù thay ®æi chu kú xung ra. Gi¶i thÝch nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña s¬ ®å. 112
UJT GENERATOR: M¸y ph¸t dïng ujt 4. s¬ ®å h×nh thµnh tÝn hiÖu d¹ng tam gi¸c (xung r¨ng c−a) NhiÖm vô: T×m hiÓu nguyªn t¾c lµm viÖc vµ ®Æc tr−ng cña bé h×nh thµnh xung tam gi¸c. C¸c b−íc thùc hiÖn: 4.1. CÊp nguån +12V cho m¶ng s¬ ®å A5- 4. 113