MẠCH TƯƠNG TỰ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.03 MB, 77 trang )

PHẦN HAI

MẠCH TƯƠNG TỰ

LỜI GIỚI THIỆU

Yêu cầu đối thiết kế các đầu dò ghi nhận bức xạ hạt nhân là sự tích điện nhỏ (10 -16 – 1013
As) thực hiện trong khoảng thời gian ngắn (1ns – 1µs). Điện tích này tích trong một tụ
điện cỡ vài pF và tạo nên một điên áp từ 100µV tới 100mV. Tốc độ đếm xung thường
vượt quá 50.000cps. Các xung vào một cách ngẫu nhiên. Nhận biết các xung này và
chuyển đổi thành các tín hiệu số là công việc rất quan trọng, công việc này chỉ có thể thực
hiện bằng các thiết bị điện tử tinh vi. Độ chính xác đối với quá trình xử lí số liệu phi hạt
nhân điển hình tương tự thì dao động xung quanh 1%, nhưng với thiết bị hạt nhân thì độ
chính xác này lên tới hơn 10 lần mới đáp ứng được yêu cầu. Để đạt được điều này, các
thiết bị chất lượng cao được sử dụng, và nhiều thiết kế đặc biệt đã được áp dụng.
Tiền khuếch đại được chế tạo từ các thiết bị riêng lẻ, do đó vấn đề về nhiễu phải được
xem xét. Khuếch đại các tín hiệu nhanh thì không khó, nhưng ghép nối DC qua tất cả các
bộ khuếch đại có thể dẫn đến độ trôi DC lớn tại lối ra. Vậy làm thế nào để giữ đường cơ
sở tại điện áp bằng 0 chính là nhiệm vụ của bộ phục hồi cơ bản.
Thông thường chỉ có những sự kiện đã được lựa chọn mới có giá trị. Sẽ rất có ích nếu loại
bỏ các sự kiện mà chúng ta không quan tâm hoặc những kết quả sai tại đó. Việc lựa chọn
được thực hiện là nhờ sử dụng các cổng tuyến tính.

42

Kĩ thuật tương tự cũng được dùng trong các phép đo khoảng thời gian, nếu các khoảng
thời gian này được chuyển đổi thành tín hiệu xung với độ rộng xung hoặc độ cao của
xung tỷ lệ với khoảng thời gian ấy. Sau đó các bộ phân tích biên độ xung này ghi lại các
khoảng thời gian đó.
Thực hiện như thế nào với tất cả các nhiệm vụ trên với các mạch điện tử, tất cả các cách

làm điều có trong các bài thực tập ở phần 2 này.

THÍ NGHIỆM 2.1

BỘ PHÂN BIỆT

I. Mục đích
Tìm hiểu mối liên hệ vào-ra cho một ứng dụng khuếch đại thuật toán mở được thực hiện
để thu được một bộ phân biệt điện áp thích hợp. Vai trò của phản hồi dương được phân
tích.
II. Tổng quan
Ký hiệu cho một khuếch đại thuật toán được chỉ ra trong Hình 2.1.1. Điện áp ra là
V0=A(v+ + v-), A là 1 con số lớn (A=105), với v- = 0 thì mối tương quan giữa lối vào V+
và lối ra V0 được phác hoạ trong hình 2.1.2A.
Điện áp ra V0 biểu thị cho bước nhảy trong vùng lân cận của điện áp vào Zero, và biên độ
dao động của điện áp ra này bị giới hạn bởi điện áp hoạt động của khuếch đại E+ và -E+.
43

Mạch chấp nhận điện áp -E+ như trạng thái logic thấp (mức thấp) và E+ như trạng thái
logic cao (mức cao) được gọi là mạch phân cực điện áp vào.
Nếu Vref thay cho điện áp Zero được nối với lối vào không đảo, thì mối tương quan vào-ra
trở thành v0=A(V+ – 3) khi Vref = 3V (miêu tả ở hình 2,1,2B)

Hình 2.1.1 : Khuếch đại

Hình 2.1.2 : Sự liên hệ vào-ra trong khuếch đại thuật

thuật toán

toán với trường hợp (A) : Vref=0V
(B): Vref=3V

Mạch có thể phân biệt điện áp ra nhỏ hơn Vref và lớn hơn Vref. Tuy nhiên, với v- = vref thì
V0 phải bằng không.
Để nâng cao độ nhạy của hệ thống, mạch phản hồi dương được đưa ra trong hình 2.1.3.
Trước đây mạch ổn định trở thành bất ổn định, nghĩa là chỉ một trong hai trạng thái E +
hoặc –E+ là có thể. Điều này có thể được giải thích ở bên dưới. Giả sử rằng cả hai tín hiệu
vào v- và vi đều bằng 0; V0 cũng bằng 0, nhưng điện áp ra lạị lệch khỏi 0, như trường hợp
thực tế, 1% của độ lệch này được truyền tới lối vào không đảo, dẫn đến làm tăng điện áp
ra. Trạng thái cuối cùng (E+ hoặc -E+) phụ thuộc vào độ phân cực ban đầu của V0.
Do đó, việc đưa vào mạch phản hồi dương dẫn đến sự chuyển đổi rõ nét giữa trạng thái
lối ra cao và thấp được mô tả trong Hình 2.1.4A. Trong Hình 2.1.3, độ thiếu hụt là 0.02V.
Khi lối ra ở mức cao, ví dụ là 10V, điện áp vào đủ để gây ra sự chuyển đổi điện áp ra từ
cao xuống thấp phải lớn hơn -0.01V để đưa điện áp tại lối vào không đảo xuống dưới mức
0. Tương tự như trên, điện áp vào lớn hơn 0.01V là đủ để chuyển từ mức thấp lên mức
cao.

44

Hình 2.1.3 : Bộ phân biệt với mạch phản hồi dương
Việc tăng điện trở vào R1 và giảm trở phản hồi R2 làm tăng ảnh hưởng điện áp ra V0.
Khoảng đánh trễ cũng trở nên rộng hơn. Cuối cùng, các điểm chuyển đổi này có thể dịch
chuyển sang trái hoặc phải là nhờ việc lựa chọn Vref phù hợp. (Hình 2.1.4B).
Xem xét xung của bộ phân biệt sau khi đã chỉnh sửa. Mức phân biệt Vref nên được đặt
bằng biên độ của xung đến. Xung ra sau khi đã chỉnh sửa thì vẫn còn có độ rộng hạn chế
trong khi độ rộng xung ra ban đầu luôn tiến tới 0 (Hình 2.1.5)

Hình 2.1.4 : Sự liên hệ vào-ra của bộ phân biệt với (A) : Vref=0V, (B): Vref=3V

Hình 2.1.5: Ảnh hưởng của hiện tượng trễ lên độ rộng xung lối ra
Một ưu điểm của hiện tượng trễ là nhận rõ mức 0 đi qua các tín hiệu thấp và kèm theo cả
tiếng ồn hay tiếng kêu vo vo của mạch. (hình 2.1.6)

Hình 2.1.6 : Sử dụng hiện tưởng trễ để tránh sự khởi phát bội

45

Trong các thiết bị điện tử hạt nhân, thường sử dụng các mạch phân biệt xung. Chúng hoạt
động nhanh hơn các khuếch đại do phục hồi nhanh hơn ngay sau khi bão hoà. Điện áp ra
dao động giữa 3.5V và -0.5V. Một số mạch phân biệt tiêu biểu là 710 với thời gian phân
giải là 10ns; LM 311 (14ns); TL 510 (30ns) và AM 685 (6ns) là nhanh nhất nhưng rất đắt.
Khi lắp rắp bảng mạch in theo Hình 2.1.7 thì sẽ bỏ trở 100K ra. Sử dụng điện áp vào dạng
tam giác và hiển thị đồng thời tín hiệu vào và tín hiệu ra đối với các loại khác nhau của
máy khuếch đại: 741. LF 356, LF 357 và CA 3130 (trong trường hợp điện áp không vượt
quá 12V). Chứng minh rằng các tín hiệu thấp đưa ra kết quả không đáng tin khi đạt tới
Vref .

Hình 2.1.7 : Sơ đồ mạch của bộ phân biệt
Hiện thị điện áp ra ngược với điện áp vào trên các trục X-Y của dao động ký. Kiểm lại
các đường cong trong Hình 2.1.2 A và B. Đưa trở phản hồi vào mạch, kiểm lại các đường
cong trong hình 2.1.4 A và B. Tìm các điện trở và Vref phù hợp cho hiện tượng trễ để
chuyển đổi tới 10V và giảm xuống tới 0V.
Thời gian chuyển đổi không xác định cho tất cả các khuếch đại khác nhau. Thời gian tăng
nhanh nhất ở lối ra đã giải thích bằng V/µs được gọi là tốc độ chuyển đổi. Đánh giá tốc độ
chuyển đổi của các khuếch đại khác nhau.
Tốc độ chuyển đổi đặc trưng trong khoảng giữa 0.5V/µs đối với mạch phân biệt loại 741
(rất chậm), vượt qua 10V/µs với loại LF 356 (giá trị đặc trưng cho các khuếch đại hiện

đại), khoảng 1500 V/µs với NE 531 (rất nhanh)

46

THÍ NGHIỆM 2.2

CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÔNG ĐẢO.

I. Mục đích
Chứng minh các tính chất cơ bản các khuếch đại thuật toán và giới thiệu một mạch dựa
trên một khuếch đại tổng với các lối vào trọng số được sử dụng như một bộ chuyển đổi
tương tự số hai bít.
II. Tổng quan
Khuếch đại thuật toán là một trong hầu hết các mạch đơn giản và đáng chú ý nhất để thiết
kế mạch. Nó hầu như được dùng trong dạng một mạch tích phân bao gồm hàng trăm các
thành phần khác nhau. Kí hiệu một mạch đơn giản được chỉ ra trong Hình 2.2.1, đây là
một mạch phức hợp. Kí hiệu hay sử dụng nhất là coi nó như một hộp đen mà ở đó có thể
đặt tín hiệu vào và đưa tín hiệu ra theo mong muốn.

Hình 2.2.1: Khuếch đại thuật toán

47

Một khuếch đại lý tưởng có hệ số khuếch đại (gain) là vô cùng, trở kháng vào là vô cùng,
trở kháng ra bằng 0, và độ rộng dải là vô cùng. Một điều đáng quan tâm là các mạch thực
tế ngày càng tiến gần các đặc điểm lí tưởng này.
Kí hiệu mạch lược bỏ rất nhiều phần: các chân nguồn, nguồn cung cấp (nguồn cung cấp
luôn là nguồn lưỡng cực và thường là +/- 15V DC), tất cả các điện áp và kí tự được đo với

mạch nối đất, các đường so sánh thông thường.
Các hệ số khuếch đại mạch hở của nhiều loại khuếch đại thuật toán dễ dàng vượt quá
100,000. Các điện trở vào của khuếch đại thuật toán loại FET là trên 1013 ohm. Dòng vào
có giá trị từ 80nA (đối với loại 741) đến 70pA (LM 356). Điện trở ra trong một số mạch
tiêu biểu là một phần rất nhỏ của 1 Ohm, mặc dù một khuếch đại thuật toán không có bộ
đệm cũng chỉ có thể cho dòng ra 10mA. Độ rộng dải có thể khá hẹp và là một trong
những giới hạn thực của khuếch đại thực. Các mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại lớn
có thể bị giới hạn khoảng một vài trăm Hz. Các mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại nhỏ
có thể có độ rộng dải từ mức DC tới 100000Hz. Đặc biệt trong tương lai các khuếch đại
sẽ mở rộng khả năng lên tần số cao hơn 108Hz.
Việc tiến gần tới lí tưởng trước tiên là thiết kế phải theo hai nguyên tắc “nguyên tắc vàng”
sau
1. Sự khác nhau về điện thế giữa hai lối vào là 0 (Gain vô cùng).
2. Dòng đến khuyếch đại thuật toán tại các chân vào bằng 0 (trở kháng là vô cùng).
Với các quy tắc phải nhớ này, xem xét mạch đầu tiên trong Hình 2.2.2- khuếch đại không
đảo.

Hình 2.2.2: Khuếch đại không đảo

Hình 2.2.3: Khuếch đại đảo

Nguyên tắc đầu tiên có nghĩa là điện thế trên chân đảo (đánh đấu bằng kí hiệu -) cũng
chính bằng điện áp vào Vi trên chân không đảo (kí hiệu dấu +). Nguyên tắc thứ 2 nói rằng
không có dòng vào chân không đảo, vì thế:
48

Vi = V0 R2 / (R1 + R2)
sắp xếp lại ta có:
gain = V0/Vi = 1 + R1/R2

Xét mạch khuếch đại khác – mạch khuếch đại đảo (hình 2.2.3)
Trong mạch này nguyên tắc 1 chắc chắn rằng điện thế tại chân đảo bằng 0. Thực vậy,
chân này trở thành giá trị đất ảo. Nguyên tắc 2 đảm bảo dòng qua R1 và Rf là giống nhau.
Do đó:
Gain = V0 /Vi = -Rf/R1
Dấu ‘-‘ở đây có nghĩa là lối ra là đảo ngược của lối vào, vì vậy mạch được đặt tên là mạch
đảo.
Một mạch hữu ích khác dựa trên khuếch đại không đảo được xét đến trong Hình 2.2.4

Hình 2.2.4 : Bộ lặp thế
Mạch này chỉ ra rằng: giống như Hình 2.2.2 với R1 = 0 và R2 = ∞ vì thế mà gain gần
bằng 1. Tuy nhiên mày này vẫn thiết thực bởi vì khi trở kháng vào cao yêu cầu dòng chỉ
có thể từ 80nA (đối với 741) tới 70pA (với LM356) trong khi dòng lên tới 15mA tại trở
kháng ra thấp.
Mạch trong hình 2.2.5 thì dựa trên khuếch đại đảo của hình 2.2.3. Ở đây có hai lối vào. Vì
lối vào đảo là chân nối đất ảo,nên chúng cô lập với các chân khác. Hơn nữa, lối ra của
mạch sẽ bằng tổng các lối vào (bằng các gain vào riêng lẻ). Dùng các nguyên tắc vàng
bên trên để phát triển phương trình chính thức cho lối ra của khuếch đại tổng.
III. Thí nghiệm
Lắp ráp mạch như đã chỉ ra trong hình vẽ. Chú ý rằng trong trường hợp này, các hệ số
khuếch đại đều nhỏ hơn 1. Điều này cho phép bạn quy định giá trị nhị phân 1 cho điện áp
cung cấp dương và 0 cho chân nối đất. Như vậy là thể xảy ra có 4 cặp vào khác nhau:

49

(0,0); (0,1); (1,0); (1,1). Ghi lại điện thế ra của mỗi trường hợp vào. Bạn có thể làm thế
nào để mạch này trở thành bộ biến đổi tương tự số 3 bít? (chú ý: bạn sẽ phải thay đổi
toàn bộ hệ số khuếch đại trong mạch. Tại sao?) Đánh giá số bít lớn nhất mà mạch loại này
sẽ cung cấp.

Hình 2.2.5 : Khuếch đại tổng
Thay đổi tất cả các lối vào trừ một chân. Quan sát xung của các khuếch đại thuật toán LF
355, LF356, và 741 trong mạch. Đặt biên độ xung từ 1 đến 10V với tốc độ lặp ở mức cao
có thể và khoản thời gian xuất hiện xung là từ 0.5 đến 10µs. Các xung lối vào sẽ bị làm
trơn do gain không đủ tại các tần số cao. Sẽ ảnh hưởng lớn hơn nếu hệ số khuếch đại tăng
tới 100 bằng cách thay một trở phản hồi 5K6 với một trở 1M (biên độ của xung vào sẽ
phải giảm bớt).

50

THÍ NGHIỆM 2.3

BỘ TÍCH PHÂN LẶP
I. Mục đích
Phân tích hoạt động của bộ tích phân bằng cách sử dụng DC và tín hiệu vào dạng xung
vuông. Trong bộ tích phân lặp, một tranzito hiệu ứng trường được sử dụng và các tính
chất đặc biệt của nó cũng được chỉ ra.
II. Tổng quan
Mạch được chỉ ra trong hình 2.2.1, mạch thực hiện tích phân thời gian của điện áp vào Vi.
V0   

Vi
dt
RC

Nếu điện áp không đổi nhỏ khoảng -100mV được đặt vào lối vào của mạch với R=1M,
C=10nF thì độ dốc điện thế sẽ được tạo ra.
V0 

10 1
 t  10 t
10 6  10 8

Bắt đầu tăng từ V0 = 0 để đạt tới điện áp bão hoà 10V trong khoảngg 1s. Khôi phục lại
trạng thái ban đầu, tụ sẽ không được tích điện. Một cách khác để làm việc này là đưa FET
2N3819 n-kênh đóng vai trò như một khoá tượng tự (hình 2.3.2). Khi cổng FET nối với
điện áp nguồn –V, kênh dẫn nguồn được mở (Roff = 109 ohm). Khi thế gate gần tới 0 nhờ
nối đất đầu dây bên trái của trở 10K, FET là vật dẫn (Ron= vài ohm đến 100 ohm).
Trạng thái bão hoà của bộ khuếch đại tích phân có thể được loại trừ nhờ nối với trở R f lớn
của tụ phản hồi (hình 2.3). Trong trường hợp này, điện áp vào dc tại V c bị giới hạn là –
(Rf/R)Vc. Do đó, với lối vào đã nối đất nên điện áp ra bằng 0. Sau khi hiệu chính, sự tích
phân các tín hiệu ac tần số f vẫn được thực hiện nếu tích 2ΠfRfC >> 1.Trong trường hợp
ngược lại, khi 2ΠfRfC << 1, mạch trở thành 1 mạch khuếch đại với gain là –Rf/ Ri. 51
Hình 2.3.1: Bộ tích phân điện áp

III. Thí nghiệm
Sau khi lắp ráp mạch như Hình 2.3.2, kiểm tra sự hoạt động của bộ tích phân với lối vào
nối đất. Điện áp lối ra V0 theo mong muốn là bằng 0. Tuy nhiên, điện áp quan sát được sẽ
tăng chậm hoặc giảm chậm. Do đó, giá trị 0 chính xác của bộ tích phân nên được đặt bằng
cách vặn núm điều chỉnh điện áp và quan sát điện áp ra đến độ ổn định.

Hình 2.3.2: Bộ tích phân với việc thiết lập lại
Để cải tiến sự tích phân, nên sử dụng một điện áp vào nhỏ phân cực dương hoặc âm. Mức
bão hoà của V0 được mở rộng dẽ dàng hơn. Nếu điện áp đang giảm, mức bão hoà quan sát

được xấp xỉ -6V. Hiệu ứng này là do FET gây ra, FET bắt đầu dẫn khi điện áp dẫn vượt
quá một nửa điện áp cổng gate (thế gate là -12V).
Nếu điện áp vuông được đặt vào lối vào, điện áp ra mong đợi có dạng tam giác. Tuy
nhiên, tín hiệu thế bậc thang chồng chập lên thế ra tam giác cho đến tận khi sự tích phân
được dừng lại nhờ mức bão hoà âm hoặc dương. Điều này có thể được giải thích là do có
mặt của thành phần DC trong tín hiệu vào hoặc do tính không ổn định điện áp offset lối
vào.

52

Chứng minh rằng bộ tích phân trở nên ổn định khi trở 20M được kết nối với tụ phản hồi
(Hình 2.3.3). Cố gắng tìm tần số nhỏ nhất f của tín hiệu vào dang xung vuông, trong đó
tín hiệu ra dạng xung tam giác vẫn không bị biến dạng. Trong trường hợp này thông số
2Π f RfCf bằng bao nhiêu?

Hình 2.3.3: Bộ tích phân với sự phản hồi DC

THÍ NGHIỆM 2.4

MÁY PHÁT XUNG VÀ TÍN HIỆU

I. Mục đích

53

Máy phát xung cung cấp thế dưới dạng xung vuông và xung tam giác có biên độ peak to
peak tới 10V trong dải tần số từ 2 đến 2000Hz. Tại lối ra, các xung có biên độ biến đổi từ
0 tới 10V và khoảng thời gian biến đổi từ 1 tới 14µs với một tần số như trên.

II. Tổng quan
Máy phát tín hiệu tam giác và tín hiệu vuông có thể được tạo ra thông qua việc kết nối bộ
phân biệt với bộ đánh trễ và một bộ tích phân trong mạch kín (hình 2.4.1).
Hoạt động của mạch này có thể được hiểu khi giả sử lối ra của bộ phân biệt ở mức thấp 10V. Do đó, thế lối ra của bộ tích phân tăng tuyến tính theo thời gian cho đến khi điểm
chuyển đổi trên của bộ phân biệt được xác định. Sau đó, đặt điện áp ra của bộ phân biệt ở
trạng thái cao (xấp xỉ 10V). Nhờ đó, tích phân tín hiệu vào, điện áp ra của bộ tích phân
suy giảm tuyến tính cho đến khi điểm chuyển đổi dưới được đặt. Sau đó, điện áp ra của bộ
phân biệt được thay đổi trở lại trạng thái thấp, vòng mạch như sau.

Hình 2.4.1: Máy phát tín hiệu vuông và tam giác
Tần số của tín hiệu phát có thể được hiệu chỉnh nhờ sự suy giảm biên độ của tín hiệu
xung vuông trước khi khi tích phân. Biên độ tín hiệu vào nhỏ sẽ gây ra một thế tam giác
với sườn tăng chậm và sẽ rất cần một thời gian dài để đạt tới vị trí chuyển đổi này hoặc vị
trí chuyển đổi khác.
Thế tam giác có tại lối ra của máy phát, và thế vuông có tại lối ra của bộ phân biệt. Dạng
thế mong đợi được lựa chọn bởi công tắc S1 cho việc khuếch đại trong tầng lối ra tuyến
tính với hệ số khuếch đại thay đổi. Trong tầng này, khuếch đại thuật toán được sử dụng
như một khuếch đại không đảo.
Để có các thế vuông và thế tam giác, thiết kế mạch có thể được mở rộng tới các khối
chức năng phụ (Hình 2.4.2). Các tín hiệu tương tự được khuếch đại trong khuếch đại
không đảo tuyến tính. Đối với việc tạo xung, bộ tạo xung đơn khởi phát sườn dương được

54

sử dụng, biên độ của xung phát ra được điều khiển bằng cách sử dụng bộ khuếch đại
xung lối ra.
Các khối liên quan được được thể hiện trong Hình 2.4.3. Tần số của các tín hiệu vuông và
tín hiệu tam giác có thể được thay đổi theo hai cách. Liên tục điều chỉnh biên độ trong
khoảng 1 – 100 bằng điện kế P2.

Hình 2.4.2 Sơ đồ khối của máy phát tín hiệu vuông và tam giác
Hoạt động của máy phát xung được coi là không tốt nếu tín hiệu vuông bị suy giảm nhiều
hơn 100 lần. Dưới các giá trị này, biên độ của tín hiệu vuông suy giảm có thể so sánh với
thế trôi off-set lối vào của bộ tích phân. Do đó, phần cuối thấp hơn của điện kế thang chia
nhỏ được tách khỏi nền nhờ một điện trở 100R. Việc điều chỉnh tần số thô đạt được bằng
việc mắc thêm một tụ song song với tụ 10nF trong bộ tích phân.
Bởi vì các tín hiệu vuông và tam giác không bằng nhau về biên độ cho nên chúng được
nối tới lối vào của bộ khuếch đại không đảo thông qua các điện trở 5k và 15k (số lượng
hai loại điên trở là bằng nhau). Khuếch đại lối ra không đảo với hệ số khuếch đại là 2 sẽ
cấp các tín hiệu ra có biên độ peak to peak là 10V.
Bộ dao động đơn khởi phát sườn dương được kích hoạt bởi tín hiệu vào vuông để tạo
xung, bộ dao động này được giải thích trong thí nghiệm 3 “univibrator”. Biến trở thay thế
R2 làm thay đổi khoảng xung ra. Để có các xung dương từ bộ khuếch đại 1 tranzitor, các
xung dương của bộ dao động đơn được đảo ngược trước khi cấp vào cực nền của tranzitor
Tr1. Tranzitor này hoặc là dẫn hoàn toàn một dòng lớn hoặc là ngừng dẫn. Trong trường

55

hợp tiếp theo, trở kháng lối ra là 390R, đây là giá trị trở cực thu. Trong sự hoạt động đóng
ngắt này, độ cao của xung ra được xác định nhờ thế cấp vào… bằng thế tại cực phát của
Tr2. Nhờ biến thế trên cực nền của tranzitor, bất cứ giá trị biên độ nào của các xung ra
nằm giữa 0 và thế cấp đều có thể được đặt.
Trước khi bắt đầu quá trình lắp ráp, bạn nên kiểm tra bảng mạch in xem có bị đứt mạch
hay đoản mạch không. Việc lắp ráp bắt đầu với các jumper. Việc lắp ráp rất hữu ích để
kiểm tra hoạt động của các tầng riêng biêt.

III. Thí nghiệm
Bộ tích phân và bộ phân biệt ngưỡng được lắp ráp và kiểm tra hoạt động của chúng trước

tiên. Sau đó khuếch đại không đảo được tạo ra và cũng được kiểm tra. Cuối cùng là bộ
dao động đơn được lắp ráp và các tín hiệu tại chân số 4, 11 CD 4001 được kiểm tra.
Nếu máy phát xung không hoạt động, phải kiểm tra bằng mắt một cách cẩn thận mạch đã
hàn rất có thể sẽ phát hiện ra một vài điểm chưa hàn. Việc kiểm tra các thế cấp tại tất cả
các chân IC tương ứng cũng rất hữu ích (12V tại chân 7 đối với tất cả các khuếch đại
thuật toán, chân 14 cho DC, chân -12V tại chân 4 đối với tất cả các khuếch đại thuật toán
và chân nối đất 7 của CD).

56

THÍ NGHIỆM 2.5

SAMPLE AND HOLD (LẤY MẪU VÀ GIỮ MẪU)

I. Mục đích
Các tính chất của mạch Sample and hold được minh họa trong thí nghiệm này. Một số
thông số quan trọng trong hoạt động của mạch được thảo luận và so sánh.
II. Tổng quan
57

Một mạch Sample and hold lấy các mẫu điện áp vào khi xung điều khiển được áp vào và
duy trì cho đến khi có xung điều khiển tiếp theo. Mối liên hệ giữa tín hiệu vào – ra của
mạch được minh hoạ trong Hình 2.5.1. Mạch hoạt động bằng cách nạp điện cho tụ C nhờ
công tắc tương tự S như Hình 2.5.2(a). Khi đóng công tắc S, điện áp qua tụ C là V 0 vẫn
được duy trì khi công tắc S mở. Một vấn đề dĩ nhiên, điện áp Vi sẽ không thể sử dụng
được khi không có sự thay đổi do dòng lấy ra từ tụ điện trong suốt quá trình khảo sát.
Bằng cách chọn một tụ có điện dung lớn, hoạt động của mạch sẽ được cải tiến. Tuy nhiên,
trong trường hợp này, điện áp V0 bắt nguồn từ điện áp vào trong suốt quá trình lấy mẫu

nhanh do điện trở RS của công tắc là hữu hạn, qua đó tụ được nạp điện.

Hình 2.5.1: Các dạng lấy mẫu và giữ
mẫu và giữ

Hình2.5.2: Sơ đồ khối của mạch lấy

Để tránh sử dụng tụ có điện dung lớn, bộ nối điện thế được thêm vào (Hình 2.5.2 b). Khi
sử dụng LF356, dòng ra từ tụ C không quá 10-10 A và dòng ra của mạch là 25 mA.
Sẽ rất thú vị khi đánh giá các đặc điểm của mạch này. Giả sử điện áp qua tụ là 10nF với
công tắc S mở là 5V. Trong trường hợp này, điện áp giảm do dòng bias của bộ khuếch đại
58

lấy ra từ tụ sẽ là 1mV/1sec. Nếu công tắc tương tự của CD 4066 được sử dụng, hằng số
thời gian tương ứng mà xác định thời gian đáp ứng của mạch sẽ là R 2C = 300.10-8s = 3µs.
Khoảng xung lấy mẫu không được nhỏ hơn 5 lần RC. Điều này sẽ làm giảm sự khác nhau
tương đối giữa điện áp ra và điện áp vào tại thời điểm bắt đầu của xung lấy mẫu sao cho
nhỏ hơn 10-2. Trong trường hợp này, đại lượng này là 15 µs. Mạch điện thực tế được vẽ
trong Hình 2.5.3.

Hình 2.5.3: Sơ đồ mạch chi tiết của bộ lấy mẫu và giữ
Gần đây, các thành phần của mạch đã giới thiệu có được hai sự cải tiến mới, bằng cách sử
dụng công tắc thứ hai (S2). Ảnh hưởng của điện dung lên cặp tín hiệu lấy mẫu trên tín
hiệu lối ra được bổ chính. Thêm vào đó, khi công tắc S1 và S2 mở, một dòng điện tương tự
được lấy từ C1 và C2, do đó ảnh hưởng của dòng bias được bổ chính thêm. Chỉ có sự khác
nhau giữa hai dòng bias – được gọi là dòng off-set – có thể gây nên độ trôi điện áp ra. Vì
vậy, độ trôi điện áp ra thường nhỏ hơn 10 lần.
Điện áp làm việc của công tắc tương tự CD 4066 được giới hạn là 15V, do đó điện áp
cung cấp +12V/-12V được giảm xuống +7.5V/-7.5V nhờ sử dụng 3 bộ điều chỉnh giới

hạn 78L05 và 79L05. Tín hiệu điều chỉnh công tắc logic, cũng như độ nhạy đối với điện
áp vượt quá khoảng điện áp cung cấp, được bảo vệ bằng cách thêm vào hai điot tín hiệu
nhỏ. Khi lối vào tín hiệu điều khiển của CD 4066 được kết nối với một trạng thái logic
thấp, các công tắc mở.
Kết nối một tín hiệu dạng sin có biên độ vài Vôn và tần số 1kHz với lối vào của mạch
thực nghiệm và quan sát đồng thời điện áp ra và điện áp vào. Sau đó, nối tín hiệu vào mẫu
với điện áp Vdd để đóng công tắc. Lối ra sẽ theo điện áp vào đến khi các công tắc mở. Tại

59

thời điểm đó, điện áp lối ra sẽ duy trì giá trị hiện tại khi các công tắc đã được mở. Ghi lại
các giá trị của 50 lần đọc liên tiếp và vẽ sự phân bố chiều cao của nó. Bạn có thể giải
thích được kết quả không? Kết quả mong đợi là gì nếu điện áp dạng xung vuông được lấy
mẫu?
Sử dụng các xung tuần hoàn có tần số 1kHz và có độ rộng là 10µs nối với lối vào lấy mẫu
và điều chỉnh biên độ của chúng để đưa ra tín hiệu logic tương ứng tại cổng của CD 4066.
Đưa tín hiệu điện áp dạng sin hoặc dạng tam giác vào lối vào tương tự và quan sát lối ra
với tần số lấy mẫu rất gần với tần số tín hiệu. Kĩ thuật này cho phép các tín hiệu nhanh
được chuyển đổi thành tín hiệu hình sin. Hiệu ứng quan sát được gọi là hiệu ứng chớp
nháy. Cố gắng giải thích điều này.
Nối một điện áp không đổi làm tín hiệu vào và quan sát các điện áp ra. Giảm tần số của
các xung nhấp nháy từ 1kHz xuống vài Hz và so sánh các quan sát này với các quan sát từ
LF 356 và LM 318. Đánh giá các dòng lối vào cho cả hai bộ khuếch đại.

60

THÍ NGHIỆM 2.6

PHÉP LẤY VI PHÂN VÀ TRIỆT TIÊU POLE-ZERO

I. Mục đích
Để chứng minh phép lấy vi phân là gần đúng, chúng ta sử dụng trạng thái đầu tiên của bộ
khuếch đại phổ. Nếu khuếch đại phổ xử lý các xung từ khuếch đại nhạy điện tích với điện
61

trở hồi tiếp thì mạch triệt tiêu pole-zero phải được thêm vào phù hợp với dạng xung tương
ứng.
II. Tổng quan
Các tín hiệu đến từ các khuếch đại nhạy điện tích phản hồi quang học(optically coupled)
được chỉ ra trong Hình 2.6.1. Các thông tin năng lượng của một bức xạ xác định là độ cao
các khoảng riêng biệt của thế bậc thang. Độ cao của một khoảng điển hình là vài phần
mười mV và khoảng thế bậc thang là từ -5V đến +5V. Điện thế trên không thể khuếch đại
trừ khi khuếch đại bị quá tải, do đó thế bậc thang được vi phân. Để vi phân, chúng ta có
thể sử dụng một mạch RC thụ động, mạch được chỉ ra trong Hình 2.6.2. Vì vậy việc lấy vi
phân là không chính xác được thực hiện bởi bộ vi phân RC, các xung được giảm theo
hàm mũ về không với hằng số thời gian là RC. Bằng việc lựa chọn hằng số thời gian thích
hợp, các xung với độ rộng bất kì có thể được tạo ra. Độ rộng xung có thể được lựa chọn
theo điều kiện thực nghiệm. Các xung ngắn hơn được cho phép hệ có tốc độ đếm cao hơn.

Hình 2.6.1: Tín hiệu ra của tiền khuếch

Hình 2.6.2: Sự vi phân thụ động

đại phản hồi quang học
Một loại khác của tiền khuếch đại nhạy điện tích sử dụng trở hồi tiếp. Tín hiệu ra được
chỉ ra trong Hình 2.6.3. Hằng số phân rã đặc trưng là từ 15 đến 50µs tại biên độ xung
giống như trên. Các xung trên sẽ thích hợp cho khuếch đại phổ phân tích. Tuy nhiên, đây

là lí do chính đáng để thực hiện phép vi phân chúng.Vì đoạn cuối của hàm mũ dài theo
sau mỗi xung: hai hoặc nhiều xung hơn bị chồng chập lên nhau. Điều này dẫn đến độ cao
xung bị sai. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng chồng chập. Để tạo ra các xung ngắn hơn
và giảm hiệu ứng chồng chập, chúng ta có thể vi phân các xung từ tiền khuếch đại mà kết
quả được cho trong Hình 2.6.4. Các xung này được kéo theo bởi đường dưới 0
(undershoot). Đường dưới 0 này nhanh tiến dần về 0 với hằng số thời gian RC và RC
chính bằng hằng số thời gian của các xung vào.

62

Hình 2.6.3: Các tín hiệu lối ra của tiền khuếch đại phản hồi quang học

Hình 2.6.4: Ảnh hưởng của vi phân thụ động
Hiệu ứng chồng chập sẽ xuất hiện trở lại dù không rõ ràng. Tuy nhiên, đường dưới 0 có
thể loại bỏ được bằng cách sử dụng mạch bù trù pole-zero.
Trước tiên những ý tưởng về mạch bù trừ này được giải thích bằng phương pháp trực
giác.
Phần dưới 0 được bỏ qua là phần có hàm mũ với hằng số thời gian τ của các xung lối vào
nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với đoạn cuối hàm mũ tương ứng trong xung vào. Nếu chúng
ta thêm vào xung vi phân một phần phù hợp của xung vào, cả hai phần đuôi của các cực
đối nhau triệt tiêu lẫn nhau.

Hình 2.6.5: Hai mạch triệt tiêu pole-zero
Mạch được chỉ ra trong hình 2.6.5, mạch là sự tổ hợp bắt buộc. Để chứng minh phương
pháp này bằng một số kĩ thuật toán học, chúng ta sẽ đi theo các Hình 2.6.6, 2.6.7, 2.6.8.
Chúng ta biết: hàm chuyển đổi D(s) của bộ vi phân thích hợp tạo ra hàm mũ từ các hàm
bậc thang (Hình 2.6.6). Do đó, nếu chúng ta muốn đưa hàm mũ trở lại hàm bậc thang,
63

hàm chuyển đổi nghịch đảo 1/D(s) phải được sử dụng (Hình 2.6.7). Sau đó qua hai hàm
F(s) và G(s), hàm lối ra phải giống hàm lối vào. Vì vậy, hàm chuyển đổi của cả hai chuỗi
kết nối phải được thống nhất. Hàm G(s) chính là hàm nghịch đảo của F(s).
Trong Hình 2.6.8, hàm mũ với hằng số thời gian τ được sử dụng là hàm lối vào với hàm
chuyển đổi G(s). Ở đây nó có dạng như hàm bậc thang. Bằng việc thêm vào bội vi phân
thích hợp với hàm chuẩn D(s), các xung hàm mũ độ rộng τ0 được tạo ra tại lối ra.
G(s)D(s) = (1 + τ s )/ (1 + τ0s)
Để kiểm tra sự vi phân và sự triệt tiêu pole-zero, chúng ta sử dụng mạch trong Hình 2.6.9

Hình 2.6.6: Sự vi phân thụ động

Hình2.6.7: Mạch vi phân thụ động thực hiện bởi cổng đảo

Hình 2.6.8: Định dạng hàm mũ thành dạng khác

III. Thí nghiệm
Lắp ráp mạch và sử dụng thế vuông 1V có tần số vài kHz làm thế lối vào. Quan sát các
xung lối ra của U1. Trạng thái tiếp theo (khuếch đại và đảo cực) được nhận ra bằng U3,

64

không thay đổi dạng xung. Đối với hoạt động thông thường, khoá điện kế nên ở vị trí đất.
Quan sát ảnh hưởng của thế vào đối với tín hiệu ra khi thay đổi vị trí khoá.

Hình2.6.9: Mạch vi phân và mạch triệt tiêu pole-zero
Chuẩn bị mạch mô phỏng các tín hiệu nhạy điện tích với trở hồi tiếp (Hình 2.6.10). Các
xung TTL cách nhau 40ns được dùng để tích điện cho tụ C1 thông qua diot D1. Thế hàm
mũ qua C1, bởi vì nó phóng điện qua trở R3 và tiến đến 0 với hằng số thời gian 50µs. Thế

hàm mũ được lặp lại qua mạch lặp thế nhờ dùng U2.
Đưa các xung sinh ra vào mạch vi phân và quan sát hiệu ứng triệt tiêu pole-zero.

Hình 2.6.10: Mạch phát xung dạng mũ

65

THÍ NGHIỆM 2.7

BỘ LỌC CỰC PHỨC HỢP

I. Mục đích
Trong một khuếch đại phổ cải tiến, việc tạo dạng xung là một quá trình phức tạp. Vì vậy,
mục đích của thí nghiệm là mô tả các quá trình căn bản của việc tạo dạng xung phức hợp

66

làm điều có trong những bài thực tập ở phần 2 này. THÍ NGHIỆM 2.1 BỘ PHÂN BIỆTI. Mục đíchTìm hiểu mối liên hệ vào-ra cho một ứng dụng khuếch đại thuật toán mở được thực hiệnđể thu được một bộ phân biệt điện áp thích hợp. Vai trò của phản hồi dương được phântích. II. Tổng quanKý hiệu cho một khuếch đại thuật toán được chỉ ra trong Hình 2.1.1. Điện áp ra làV0 = A ( v + + v – ), A là 1 con số lớn ( A = 105 ), với v – = 0 thì mối đối sánh tương quan giữa lối vào V + và lối ra V0 được phác hoạ trong hình 2.1.2 A.Điện áp ra V0 bộc lộ cho bước nhảy trong vùng lân cận của điện áp vào Zero, và biên độdao động của điện áp ra này bị số lượng giới hạn bởi điện áp hoạt động giải trí của khuếch đại E + và – E +. 43M ạch gật đầu điện áp – E + như trạng thái logic thấp ( mức thấp ) và E + như trạng tháilogic cao ( mức cao ) được gọi là mạch phân cực điện áp vào. Nếu Vref thay cho điện áp Zero được nối với lối vào không hòn đảo, thì mối đối sánh tương quan vào-ratrở thành v0 = A ( V + – 3 ) khi Vref = 3V ( miêu tả ở hình 2,1,2 B ) Hình 2.1.1 : Khuếch đạiHình 2.1.2 : Sự liên hệ vào-ra trong khuếch đại thuậtthuật toántoán với trường hợp ( A ) : Vref = 0V ( B ) : Vref = 3VM ạch hoàn toàn có thể phân biệt điện áp ra nhỏ hơn Vref và lớn hơn Vref. Tuy nhiên, với v – = vref thìV0 phải bằng không. Để nâng cao độ nhạy của mạng lưới hệ thống, mạch phản hồi dương được đưa ra trong hình 2.1.3. Trước đây mạch không thay đổi trở thành bất ổn định, nghĩa là chỉ một trong hai trạng thái E + hoặc – E + là hoàn toàn có thể. Điều này hoàn toàn có thể được lý giải ở bên dưới. Giả sử rằng cả hai tín hiệuvào v – và vi đều bằng 0 ; V0 cũng bằng 0, nhưng điện áp ra lạị lệch khỏi 0, như trường hợpthực tế, 1 % của độ lệch này được truyền tới lối vào không hòn đảo, dẫn đến làm tăng điện ápra. Trạng thái sau cuối ( E + hoặc – E + ) nhờ vào vào độ phân cực khởi đầu của V0. Do đó, việc đưa vào mạch phản hồi dương dẫn đến sự quy đổi rõ nét giữa trạng tháilối ra cao và thấp được diễn đạt trong Hình 2.1.4 A. Trong Hình 2.1.3, độ thiếu vắng là 0.02 V.Khi lối ra ở mức cao, ví dụ là 10V, điện áp vào đủ để gây ra sự quy đổi điện áp ra từcao xuống thấp phải lớn hơn – 0.01 V để đưa điện áp tại lối vào không hòn đảo xuống dưới mức0. Tương tự như trên, điện áp vào lớn hơn 0.01 V là đủ để chuyển từ mức thấp lên mứccao. 44H ình 2.1.3 : Bộ phân biệt với mạch phản hồi dươngViệc tăng điện trở vào R1 và giảm trở phản hồi R2 làm tăng tác động ảnh hưởng điện áp ra V0. Khoảng đánh trễ cũng trở nên rộng hơn. Cuối cùng, những điểm quy đổi này hoàn toàn có thể dịchchuyển sang trái hoặc phải là nhờ việc lựa chọn Vref tương thích. ( Hình 2.1.4 B ). Xem xét xung của bộ phân biệt sau khi đã chỉnh sửa. Mức phân biệt Vref nên được đặtbằng biên độ của xung đến. Xung ra sau khi đã chỉnh sửa thì vẫn còn có độ rộng hạn chếtrong khi độ rộng xung ra khởi đầu luôn tiến tới 0 ( Hình 2.1.5 ) Hình 2.1.4 : Sự liên hệ vào-ra của bộ phân biệt với ( A ) : Vref = 0V, ( B ) : Vref = 3VH ình 2.1.5 : Ảnh hưởng của hiện tượng kỳ lạ trễ lên độ rộng xung lối raMột ưu điểm của hiện tượng kỳ lạ trễ là nhận rõ mức 0 đi qua những tín hiệu thấp và kèm theo cảtiếng ồn hay tiếng kêu vo vo của mạch. ( hình 2.1.6 ) Hình 2.1.6 : Sử dụng hiện tưởng trễ để tránh sự khởi phát bội45Trong những thiết bị điện tử hạt nhân, thường sử dụng những mạch phân biệt xung. Chúng hoạtđộng nhanh hơn những khuếch đại do phục sinh nhanh hơn ngay sau khi bão hoà. Điện áp radao động giữa 3.5 V và – 0.5 V. Một số mạch phân biệt tiêu biểu vượt trội là 710 với thời hạn phângiải là 10 ns ; LM 311 ( 14 ns ) ; TL 510 ( 30 ns ) và AM 685 ( 6 ns ) là nhanh nhất nhưng rất đắt. Khi lắp rắp bảng mạch in theo Hình 2.1.7 thì sẽ bỏ trở 100K ra. Sử dụng điện áp vào dạngtam giác và hiển thị đồng thời tín hiệu vào và tín hiệu ra so với những loại khác nhau củamáy khuếch đại : 741. LF 356, LF 357 và CA 3130 ( trong trường hợp điện áp không vượtquá 12V ). Chứng minh rằng những tín hiệu thấp đưa ra tác dụng không đáng tin khi đạt tớiVref. Hình 2.1.7 : Sơ đồ mạch của bộ phân biệtHiện thị điện áp ra ngược với điện áp vào trên những trục X-Y của xê dịch ký. Kiểm lạicác đường cong trong Hình 2.1.2 A và B. Đưa trở phản hồi vào mạch, kiểm lại những đườngcong trong hình 2.1.4 A và B. Tìm những điện trở và Vref tương thích cho hiện tượng kỳ lạ trễ đểchuyển đổi tới 10V và giảm xuống tới 0V. Thời gian quy đổi không xác lập cho tổng thể những khuếch đại khác nhau. Thời gian tăngnhanh nhất ở lối ra đã lý giải bằng V / µs được gọi là vận tốc quy đổi. Đánh giá tốc độchuyển đổi của những khuếch đại khác nhau. Tốc độ quy đổi đặc trưng trong khoảng chừng giữa 0.5 V / µs so với mạch phân biệt loại 741 ( rất chậm ), vượt qua 10V / µs với loại LF 356 ( giá trị đặc trưng cho những khuếch đại hiệnđại ), khoảng chừng 1500 V / µs với NE 531 ( rất nhanh ) 46TH Í NGHIỆM 2.2 CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÔNG ĐẢO.I. Mục đíchChứng minh những đặc thù cơ bản những khuếch đại thuật toán và trình làng một mạch dựatrên một khuếch đại tổng với những lối vào trọng số được sử dụng như một bộ chuyển đổitương tự số hai bít. II. Tổng quanKhuếch đại thuật toán là một trong hầu hết những mạch đơn thuần và đáng quan tâm nhất để thiếtkế mạch. Nó phần nhiều được dùng trong dạng một mạch tích phân gồm có hàng trăm cácthành phần khác nhau. Kí hiệu một mạch đơn thuần được chỉ ra trong Hình 2.2.1, đây làmột mạch phức tạp. Kí hiệu hay sử dụng nhất là coi nó như một hộp đen mà ở đó có thểđặt tín hiệu vào và đưa tín hiệu ra theo mong ước. Hình 2.2.1 : Khuếch đại thuật toán47Một khuếch đại lý tưởng có thông số khuếch đại ( gain ) là vô cùng, trở kháng vào là vô cùng, trở kháng ra bằng 0, và độ rộng dải là vô cùng. Một điều đáng chăm sóc là những mạch thựctế ngày càng tiến gần những đặc thù lí tưởng này. Kí hiệu mạch lược bỏ rất nhiều phần : những chân nguồn, nguồn cung ứng ( nguồn cung cấpluôn là nguồn lưỡng cực và thường là + / – 15V DC ), tổng thể những điện áp và kí tự được đo vớimạch nối đất, những đường so sánh thường thì. Các thông số khuếch đại mạch hở của nhiều loại khuếch đại thuật toán thuận tiện vượt quá100, 000. Các điện trở vào của khuếch đại thuật toán loại FET là trên 1013 ohm. Dòng vàocó giá trị từ 80 nA ( so với loại 741 ) đến 70 pA ( LM 356 ). Điện trở ra trong 1 số ít mạchtiêu biểu là một phần rất nhỏ của 1 Ohm, mặc dầu một khuếch đại thuật toán không có bộđệm cũng chỉ hoàn toàn có thể cho dòng ra 10 mA. Độ rộng dải hoàn toàn có thể khá hẹp và là một trongnhững số lượng giới hạn thực của khuếch đại thực. Các mạch khuếch đại có thông số khuếch đại lớncó thể bị số lượng giới hạn khoảng chừng một vài trăm Hz. Các mạch khuếch đại có thông số khuếch đại nhỏcó thể có độ rộng dải từ mức DC tới 100000H z. Đặc biệt trong tương lai những khuếch đạisẽ lan rộng ra năng lực lên tần số cao hơn 108H z. Việc tiến gần tới lí tưởng thứ nhất là phong cách thiết kế phải theo hai nguyên tắc “ nguyên tắc vàng ” sau1. Sự khác nhau về điện thế giữa hai lối vào là 0 ( Gain vô cùng ). 2. Dòng đến khuyếch đại thuật toán tại những chân vào bằng 0 ( trở kháng là vô cùng ). Với những quy tắc phải nhớ này, xem xét mạch tiên phong trong Hình 2.2.2 – khuếch đại khôngđảo. Hình 2.2.2 : Khuếch đại không đảoHình 2.2.3 : Khuếch đại đảoNguyên tắc tiên phong có nghĩa là điện thế trên chân hòn đảo ( đánh đấu bằng kí hiệu – ) cũngchính bằng điện áp vào Vi trên chân không hòn đảo ( kí hiệu dấu + ). Nguyên tắc thứ 2 nói rằngkhông có dòng vào chân không hòn đảo, do đó : 48V i = V0 R2 / ( R1 + R2 ) sắp xếp lại ta có : gain = V0 / Vi = 1 + R1 / R2Xét mạch khuếch đại khác – mạch khuếch đại hòn đảo ( hình 2.2.3 ) Trong mạch này nguyên tắc 1 chắc như đinh rằng điện thế tại chân hòn đảo bằng 0. Thực vậy, chân này trở thành giá trị đất ảo. Nguyên tắc 2 bảo vệ dòng qua R1 và Rf là giống nhau. Do đó : Gain = V0 / Vi = – Rf / R1Dấu ‘ – ‘ ở đây có nghĩa là lối ra là đảo ngược của lối vào, vì thế mạch được đặt tên là mạchđảo. Một mạch có ích khác dựa trên khuếch đại không hòn đảo được xét đến trong Hình 2.2.4 Hình 2.2.4 : Bộ lặp thếMạch này chỉ ra rằng : giống như Hình 2.2.2 với R1 = 0 và R2 = ∞ cho nên vì thế mà gain gầnbằng 1. Tuy nhiên mày này vẫn thiết thực do tại khi trở kháng vào cao nhu yếu dòng chỉcó thể từ 80 nA ( so với 741 ) tới 70 pA ( với LM356 ) trong khi dòng lên tới 15 mA tại trởkháng ra thấp. Mạch trong hình 2.2.5 thì dựa trên khuếch đại hòn đảo của hình 2.2.3. Ở đây có hai lối vào. Vìlối vào hòn đảo là chân nối đất ảo, nên chúng cô lập với những chân khác. Hơn nữa, lối ra củamạch sẽ bằng tổng những lối vào ( bằng những gain vào riêng không liên quan gì đến nhau ). Dùng những nguyên tắc vàngbên trên để tăng trưởng phương trình chính thức cho lối ra của khuếch đại tổng. III. Thí nghiệmLắp ráp mạch như đã chỉ ra trong hình vẽ. Chú ý rằng trong trường hợp này, những hệ sốkhuếch đại đều nhỏ hơn 1. Điều này được cho phép bạn pháp luật giá trị nhị phân 1 cho điện ápcung cấp dương và 0 cho chân nối đất. Như vậy là thể xảy ra có 4 cặp vào khác nhau : 49 ( 0,0 ) ; ( 0,1 ) ; ( 1,0 ) ; ( 1,1 ). Ghi lại điện thế ra của mỗi trường hợp vào. Bạn hoàn toàn có thể làm thếnào để mạch này trở thành bộ đổi khác tương tự số 3 bít ? ( chú ý quan tâm : bạn sẽ phải thay đổitoàn bộ thông số khuếch đại trong mạch. Tại sao ? ) Đánh giá số bít lớn nhất mà mạch loại nàysẽ phân phối. Hình 2.2.5 : Khuếch đại tổngThay đổi tổng thể những lối vào trừ một chân. Quan sát xung của những khuếch đại thuật toán LF355, LF356, và 741 trong mạch. Đặt biên độ xung từ 1 đến 10V với vận tốc lặp ở mức caocó thể và khoản thời hạn Open xung là từ 0.5 đến 10 µs. Các xung lối vào sẽ bị làmtrơn do gain không đủ tại những tần số cao. Sẽ ảnh hưởng tác động lớn hơn nếu thông số khuếch đại tăngtới 100 bằng cách thay một trở phản hồi 5K6 với một trở 1M ( biên độ của xung vào sẽphải giảm bớt ). 50TH Í NGHIỆM 2.3 BỘ TÍCH PHÂN LẶPI. Mục đíchPhân tích hoạt động giải trí của bộ tích phân bằng cách sử dụng DC và tín hiệu vào dạng xungvuông. Trong bộ tích phân lặp, một tranzito hiệu ứng trường được sử dụng và những tínhchất đặc biệt quan trọng của nó cũng được chỉ ra. II. Tổng quanMạch được chỉ ra trong hình 2.2.1, mạch triển khai tích phân thời hạn của điện áp vào Vi. V0    VidtRCNếu điện áp không đổi nhỏ khoảng chừng – 100 mV được đặt vào lối vào của mạch với R = 1M, C = 10 nF thì độ dốc điện thế sẽ được tạo ra. V0  10  1  t  10 t10 6  10  8B ắt đầu tăng từ V0 = 0 để đạt tới điện áp bão hoà 10V trong khoảngg 1 s. Khôi phục lạitrạng thái khởi đầu, tụ sẽ không được tích điện. Một cách khác để thao tác này là đưa FET2N3819 n-kênh đóng vai trò như một khoá tượng tự ( hình 2.3.2 ). Khi cổng FET nối vớiđiện áp nguồn – V, kênh dẫn nguồn được mở ( Roff = 109 ohm ). Khi thế gate gần tới 0 nhờnối đất đầu dây bên trái của trở 10K, FET là vật dẫn ( Ron = vài ohm đến 100 ohm ). Trạng thái bão hoà của bộ khuếch đại tích phân hoàn toàn có thể được loại trừ nhờ nối với trở R f lớncủa tụ phản hồi ( hình 2.3 ). Trong trường hợp này, điện áp vào dc tại V c bị số lượng giới hạn là – ( Rf / R ) Vc. Do đó, với lối vào đã nối đất nên điện áp ra bằng 0. Sau khi hiệu chính, sự tíchphân những tín hiệu ac tần số f vẫn được thực thi nếu tích 2 ΠfRfC >> 1. Trong trường hợpngược lại, khi 2 ΠfRfC < < 1, mạch trở thành 1 mạch khuếch đại với gain là – Rf / Ri. 51H ình 2.3.1 : Bộ tích phân điện ápIII. Thí nghiệmSau khi lắp ráp mạch như Hình 2.3.2, kiểm tra sự hoạt động giải trí của bộ tích phân với lối vàonối đất. Điện áp lối ra V0 theo mong ước là bằng 0. Tuy nhiên, điện áp quan sát được sẽtăng chậm hoặc giảm chậm. Do đó, giá trị 0 đúng mực của bộ tích phân nên được đặt bằngcách vặn núm kiểm soát và điều chỉnh điện áp và quan sát điện áp ra đến độ không thay đổi. Hình 2.3.2 : Bộ tích phân với việc thiết lập lạiĐể nâng cấp cải tiến sự tích phân, nên sử dụng một điện áp vào nhỏ phân cực dương hoặc âm. Mứcbão hoà của V0 được lan rộng ra dẽ dàng hơn. Nếu điện áp đang giảm, mức bão hoà quan sátđược giao động - 6V. Hiệu ứng này là do FET gây ra, FET mở màn dẫn khi điện áp dẫn vượtquá 50% điện áp cổng gate ( thế gate là - 12V ). Nếu điện áp vuông được đặt vào lối vào, điện áp ra mong đợi có dạng tam giác. Tuynhiên, tín hiệu thế bậc thang chồng chập lên thế ra tam giác cho đến tận khi sự tích phânđược dừng lại nhờ mức bão hoà âm hoặc dương. Điều này hoàn toàn có thể được lý giải là do cómặt của thành phần DC trong tín hiệu vào hoặc do tính không không thay đổi điện áp offset lốivào. 52C hứng minh rằng bộ tích phân trở nên không thay đổi khi trở 20M được liên kết với tụ phản hồi ( Hình 2.3.3 ). Cố gắng tìm tần số nhỏ nhất f của tín hiệu vào dang xung vuông, trong đótín hiệu ra dạng xung tam giác vẫn không bị biến dạng. Trong trường hợp này thông số2Π f RfCf bằng bao nhiêu ? Hình 2.3.3 : Bộ tích phân với sự phản hồi DCTHÍ NGHIỆM 2.4 MÁY PHÁT XUNG VÀ TÍN HIỆUI. Mục đích53Máy phát xung cung ứng thế dưới dạng xung vuông và xung tam giác có biên độ peak topeak tới 10V trong dải tần số từ 2 đến 2000H z. Tại lối ra, những xung có biên độ biến hóa từ0 tới 10V và khoảng chừng thời hạn đổi khác từ 1 tới 14 µs với một tần số như trên. II. Tổng quanMáy phát tín hiệu tam giác và tín hiệu vuông hoàn toàn có thể được tạo ra trải qua việc liên kết bộphân biệt với bộ đánh trễ và một bộ tích phân trong mạch kín ( hình 2.4.1 ). Hoạt động của mạch này hoàn toàn có thể được hiểu khi giả sử lối ra của bộ phân biệt ở mức thấp 10V. Do đó, thế lối ra của bộ tích phân tăng tuyến tính theo thời hạn cho đến khi điểmchuyển đổi trên của bộ phân biệt được xác lập. Sau đó, đặt điện áp ra của bộ phân biệt ởtrạng thái cao ( xê dịch 10V ). Nhờ đó, tích phân tín hiệu vào, điện áp ra của bộ tích phânsuy giảm tuyến tính cho đến khi điểm quy đổi dưới được đặt. Sau đó, điện áp ra của bộphân biệt được biến hóa trở lại trạng thái thấp, vòng mạch như sau. Hình 2.4.1 : Máy phát tín hiệu vuông và tam giácTần số của tín hiệu phát hoàn toàn có thể được hiệu chỉnh nhờ sự suy giảm biên độ của tín hiệuxung vuông trước khi khi tích phân. Biên độ tín hiệu vào nhỏ sẽ gây ra một thế tam giácvới sườn tăng chậm và sẽ rất cần một thời hạn dài để đạt tới vị trí quy đổi này hoặc vịtrí quy đổi khác. Thế tam giác có tại lối ra của máy phát, và thế vuông có tại lối ra của bộ phân biệt. Dạngthế mong đợi được lựa chọn bởi công tắc nguồn S1 cho việc khuếch đại trong tầng lối ra tuyếntính với thông số khuếch đại đổi khác. Trong tầng này, khuếch đại thuật toán được sử dụngnhư một khuếch đại không hòn đảo. Để có những thế vuông và thế tam giác, phong cách thiết kế mạch hoàn toàn có thể được lan rộng ra tới những khốichức năng phụ ( Hình 2.4.2 ). Các tín hiệu tương tự được khuếch đại trong khuếch đạikhông hòn đảo tuyến tính. Đối với việc tạo xung, bộ tạo xung đơn khởi phát sườn dương được54sử dụng, biên độ của xung phát ra được tinh chỉnh và điều khiển bằng cách sử dụng bộ khuếch đạixung lối ra. Các khối tương quan được được bộc lộ trong Hình 2.4.3. Tần số của những tín hiệu vuông vàtín hiệu tam giác hoàn toàn có thể được biến hóa theo hai cách. Liên tục kiểm soát và điều chỉnh biên độ trongkhoảng 1 - 100 bằng điện kế P2. Hình 2.4.2 Sơ đồ khối của máy phát tín hiệu vuông và tam giácHoạt động của máy phát xung được coi là không tốt nếu tín hiệu vuông bị suy giảm nhiềuhơn 100 lần. Dưới những giá trị này, biên độ của tín hiệu vuông suy giảm hoàn toàn có thể so sánh vớithế trôi off-set lối vào của bộ tích phân. Do đó, phần cuối thấp hơn của điện kế thang chianhỏ được tách khỏi nền nhờ một điện trở 100R. Việc kiểm soát và điều chỉnh tần số thô đạt được bằngviệc mắc thêm một tụ song song với tụ 10 nF trong bộ tích phân. Bởi vì những tín hiệu vuông và tam giác không bằng nhau về biên độ do đó chúng đượcnối tới lối vào của bộ khuếch đại không hòn đảo trải qua những điện trở 5 k và 15 k ( số lượnghai loại điên trở là bằng nhau ). Khuếch đại lối ra không hòn đảo với thông số khuếch đại là 2 sẽcấp những tín hiệu ra có biên độ peak to peak là 10V. Bộ xê dịch đơn khởi phát sườn dương được kích hoạt bởi tín hiệu vào vuông để tạoxung, bộ giao động này được lý giải trong thí nghiệm 3 “ univibrator ”. Biến trở thay thếR2 làm biến hóa khoảng chừng xung ra. Để có những xung dương từ bộ khuếch đại 1 tranzitor, cácxung dương của bộ giao động đơn được đảo ngược trước khi cấp vào cực nền của tranzitorTr1. Tranzitor này hoặc là dẫn trọn vẹn một dòng lớn hoặc là ngừng dẫn. Trong trường55hợp tiếp theo, trở kháng lối ra là 390R, đây là giá trị trở cực thu. Trong sự hoạt động giải trí đóngngắt này, độ cao của xung ra được xác lập nhờ thế cấp vào … bằng thế tại cực phát củaTr2. Nhờ biến thế trên cực nền của tranzitor, bất kỳ giá trị biên độ nào của những xung ranằm giữa 0 và thế cấp đều hoàn toàn có thể được đặt. Trước khi khởi đầu quy trình lắp ráp, bạn nên kiểm tra bảng mạch in xem có bị đứt mạchhay đoản mạch không. Việc lắp ráp khởi đầu với những jumper. Việc lắp ráp rất hữu dụng đểkiểm tra hoạt động giải trí của những tầng riêng biêt. III. Thí nghiệmBộ tích phân và bộ phân biệt ngưỡng được lắp ráp và kiểm tra hoạt động giải trí của chúng trướctiên. Sau đó khuếch đại không hòn đảo được tạo ra và cũng được kiểm tra. Cuối cùng là bộdao động đơn được lắp ráp và những tín hiệu tại chân số 4, 11 CD 4001 được kiểm tra. Nếu máy phát xung không hoạt động giải trí, phải kiểm tra bằng mắt một cách cẩn trọng mạch đãhàn rất hoàn toàn có thể sẽ phát hiện ra một vài điểm chưa hàn. Việc kiểm tra những thế cấp tại tất cảcác chân IC tương ứng cũng rất hữu dụng ( 12V tại chân 7 so với toàn bộ những khuếch đạithuật toán, chân 14 cho DC, chân - 12V tại chân 4 so với toàn bộ những khuếch đại thuật toánvà chân nối đất 7 của CD ). 56TH Í NGHIỆM 2.5 SAMPLE AND HOLD ( LẤY MẪU VÀ GIỮ MẪU ) I. Mục đíchCác đặc thù của mạch Sample and hold được minh họa trong thí nghiệm này. Một sốthông số quan trọng trong hoạt động giải trí của mạch được bàn luận và so sánh. II. Tổng quan57Một mạch Sample and hold lấy những mẫu điện áp vào khi xung tinh chỉnh và điều khiển được áp vào vàduy trì cho đến khi có xung điều khiển và tinh chỉnh tiếp theo. Mối liên hệ giữa tín hiệu vào – ra củamạch được minh hoạ trong Hình 2.5.1. Mạch hoạt động giải trí bằng cách nạp điện cho tụ C nhờcông tắc tương tự S như Hình 2.5.2 ( a ). Khi đóng công tắc nguồn S, điện áp qua tụ C là V 0 vẫnđược duy trì khi công tắc nguồn S mở. Một yếu tố đương nhiên, điện áp Vi sẽ không hề sử dụngđược khi không có sự biến hóa do dòng lấy ra từ tụ điện trong suốt quy trình khảo sát. Bằng cách chọn một tụ có điện dung lớn, hoạt động giải trí của mạch sẽ được nâng cấp cải tiến. Tuy nhiên, trong trường hợp này, điện áp V0 bắt nguồn từ điện áp vào trong suốt quy trình lấy mẫunhanh do điện trở RS của công tắc nguồn là hữu hạn, qua đó tụ được nạp điện. Hình 2.5.1 : Các dạng lấy mẫu và giữmẫu và giữHình2. 5.2 : Sơ đồ khối của mạch lấyĐể tránh sử dụng tụ có điện dung lớn, bộ nối điện thế được thêm vào ( Hình 2.5.2 b ). Khisử dụng LF356, dòng ra từ tụ C không quá 10-10 A và dòng ra của mạch là 25 mA. Sẽ rất mê hoặc khi nhìn nhận những đặc thù của mạch này. Giả sử điện áp qua tụ là 10 nF vớicông tắc S mở là 5V. Trong trường hợp này, điện áp giảm do dòng bias của bộ khuếch đại58lấy ra từ tụ sẽ là 1 mV / 1 sec. Nếu công tắc nguồn tương tự của CD 4066 được sử dụng, hằng sốthời gian tương ứng mà xác lập thời hạn phân phối của mạch sẽ là R 2C = 300.10 - 8 s = 3 µs. Khoảng xung lấy mẫu không được nhỏ hơn 5 lần RC. Điều này sẽ làm giảm sự khác nhautương đối giữa điện áp ra và điện áp vào tại thời gian khởi đầu của xung lấy mẫu sao chonhỏ hơn 10-2. Trong trường hợp này, đại lượng này là 15 µs. Mạch điện thực tiễn được vẽtrong Hình 2.5.3. Hình 2.5.3 : Sơ đồ mạch chi tiết cụ thể của bộ lấy mẫu và giữGần đây, những thành phần của mạch đã trình làng có được hai sự nâng cấp cải tiến mới, bằng cách sửdụng công tắc nguồn thứ hai ( S2 ). Ảnh hưởng của điện dung lên cặp tín hiệu lấy mẫu trên tínhiệu lối ra được bổ chính. Thêm vào đó, khi công tắc nguồn S1 và S2 mở, một dòng điện tương tựđược lấy từ C1 và C2, do đó ảnh hưởng tác động của dòng bias được bổ chính thêm. Chỉ có sự khácnhau giữa hai dòng bias - được gọi là dòng off-set - hoàn toàn có thể gây nên độ trôi điện áp ra. Vìvậy, độ trôi điện áp ra thường nhỏ hơn 10 lần. Điện áp thao tác của công tắc nguồn tương tự CD 4066 được số lượng giới hạn là 15V, do đó điện ápcung cấp + 12V / - 12V được giảm xuống + 7.5 V / - 7.5 V nhờ sử dụng 3 bộ kiểm soát và điều chỉnh giớihạn 78L05 và 79L05. Tín hiệu kiểm soát và điều chỉnh công tắc nguồn logic, cũng như độ nhạy so với điệnáp vượt quá khoảng chừng điện áp cung ứng, được bảo vệ bằng cách thêm vào hai điot tín hiệunhỏ. Khi lối vào tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển của CD 4066 được liên kết với một trạng thái logicthấp, những công tắc nguồn mở. Kết nối một tín hiệu dạng sin có biên độ vài Vôn và tần số 1 kHz với lối vào của mạchthực nghiệm và quan sát đồng thời điện áp ra và điện áp vào. Sau đó, nối tín hiệu vào mẫuvới điện áp Vdd để đóng công tắc nguồn. Lối ra sẽ theo điện áp vào đến khi những công tắc nguồn mở. Tại59thời điểm đó, điện áp lối ra sẽ duy trì giá trị hiện tại khi những công tắc nguồn đã được mở. Ghi lạicác giá trị của 50 lần đọc liên tục và vẽ sự phân bổ chiều cao của nó. Bạn hoàn toàn có thể giảithích được tác dụng không ? Kết quả mong đợi là gì nếu điện áp dạng xung vuông được lấymẫu ? Sử dụng những xung tuần hoàn có tần số 1 kHz và có độ rộng là 10 µs nối với lối vào lấy mẫuvà kiểm soát và điều chỉnh biên độ của chúng để đưa ra tín hiệu logic tương ứng tại cổng của CD 4066. Đưa tín hiệu điện áp dạng sin hoặc dạng tam giác vào lối vào tương tự và quan sát lối ravới tần số lấy mẫu rất gần với tần số tín hiệu. Kĩ thuật này được cho phép những tín hiệu nhanhđược quy đổi thành tín hiệu hình sin. Hiệu ứng quan sát được gọi là hiệu ứng chớpnháy. Cố gắng lý giải điều này. Nối một điện áp không đổi làm tín hiệu vào và quan sát những điện áp ra. Giảm tần số củacác xung nhấp nháy từ 1 kHz xuống vài Hz và so sánh những quan sát này với những quan sát từLF 356 và LM 318. Đánh giá những dòng lối vào cho cả hai bộ khuếch đại. 60TH Í NGHIỆM 2.6 PHÉP LẤY VI PHÂN VÀ TRIỆT TIÊU POLE-ZEROI. Mục đíchĐể chứng tỏ phép lấy vi phân là gần đúng, tất cả chúng ta sử dụng trạng thái tiên phong của bộkhuếch đại phổ. Nếu khuếch đại phổ giải quyết và xử lý những xung từ khuếch đại nhạy điện tích với điện61trở hồi tiếp thì mạch triệt tiêu pole-zero phải được thêm vào tương thích với dạng xung tươngứng. II. Tổng quanCác tín hiệu đến từ những khuếch đại nhạy điện tích phản hồi quang học ( optically coupled ) được chỉ ra trong Hình 2.6.1. Các thông tin nguồn năng lượng của một bức xạ xác lập là độ caocác khoảng chừng riêng không liên quan gì đến nhau của thế bậc thang. Độ cao của một khoảng chừng nổi bật là vài phầnmười mV và khoảng chừng thế bậc thang là từ - 5V đến + 5V. Điện thế trên không hề khuếch đạitrừ khi khuếch đại bị quá tải, do đó thế bậc thang được vi phân. Để vi phân, tất cả chúng ta cóthể sử dụng một mạch RC thụ động, mạch được chỉ ra trong Hình 2.6.2. Vì vậy việc lấy viphân là không đúng mực được triển khai bởi bộ vi phân RC, những xung được giảm theohàm mũ về không với hằng số thời hạn là RC. Bằng việc lựa chọn hằng số thời hạn thíchhợp, những xung với độ rộng bất kể hoàn toàn có thể được tạo ra. Độ rộng xung hoàn toàn có thể được lựa chọntheo điều kiện kèm theo thực nghiệm. Các xung ngắn hơn được được cho phép hệ có vận tốc đếm cao hơn. Hình 2.6.1 : Tín hiệu ra của tiền khuếchHình 2.6.2 : Sự vi phân thụ độngđại phản hồi quang họcMột loại khác của tiền khuếch đại nhạy điện tích sử dụng trở hồi tiếp. Tín hiệu ra đượcchỉ ra trong Hình 2.6.3. Hằng số phân rã đặc trưng là từ 15 đến 50 µs tại biên độ xunggiống như trên. Các xung trên sẽ thích hợp cho khuếch đại phổ nghiên cứu và phân tích. Tuy nhiên, đâylà lí do chính đáng để triển khai phép vi phân chúng. Vì đoạn cuối của hàm mũ dài theosau mỗi xung : hai hoặc nhiều xung hơn bị chồng chập lên nhau. Điều này dẫn đến độ caoxung bị sai. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng chồng chập. Để tạo ra những xung ngắn hơnvà giảm hiệu ứng chồng chập, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể vi phân những xung từ tiền khuếch đại mà kếtquả được cho trong Hình 2.6.4. Các xung này được kéo theo bởi đường dưới 0 ( undershoot ). Đường dưới 0 này nhanh tiến dần về 0 với hằng số thời hạn RC và RCchính bằng hằng số thời hạn của những xung vào. 62H ình 2.6.3 : Các tín hiệu lối ra của tiền khuếch đại phản hồi quang họcHình 2.6.4 : Ảnh hưởng của vi phân thụ độngHiệu ứng chồng chập sẽ Open trở lại dù không rõ ràng. Tuy nhiên, đường dưới 0 cóthể vô hiệu được bằng cách sử dụng mạch bù trù pole-zero. Trước tiên những sáng tạo độc đáo về mạch bù trừ này được lý giải bằng chiêu thức trựcgiác. Phần dưới 0 được bỏ lỡ là phần có hàm mũ với hằng số thời hạn τ của những xung lối vàonhưng nhỏ hơn rất nhiều so với đoạn cuối hàm mũ tương ứng trong xung vào. Nếu chúngta thêm vào xung vi phân một phần tương thích của xung vào, cả hai phần đuôi của những cựcđối nhau triệt tiêu lẫn nhau. Hình 2.6.5 : Hai mạch triệt tiêu pole-zeroMạch được chỉ ra trong hình 2.6.5, mạch là sự tổng hợp bắt buộc. Để chứng tỏ phươngpháp này bằng 1 số ít kĩ thuật toán học, tất cả chúng ta sẽ đi theo những Hình 2.6.6, 2.6.7, 2.6.8. Chúng ta biết : hàm quy đổi D ( s ) của bộ vi phân thích hợp tạo ra hàm mũ từ những hàmbậc thang ( Hình 2.6.6 ). Do đó, nếu tất cả chúng ta muốn đưa hàm mũ trở lại hàm bậc thang, 63 hàm quy đổi nghịch đảo 1 / D ( s ) phải được sử dụng ( Hình 2.6.7 ). Sau đó qua hai hàmF ( s ) và G ( s ), hàm lối ra phải giống hàm lối vào. Vì vậy, hàm quy đổi của cả hai chuỗikết nối phải được thống nhất. Hàm G ( s ) chính là hàm nghịch đảo của F ( s ). Trong Hình 2.6.8, hàm mũ với hằng số thời hạn τ được sử dụng là hàm lối vào với hàmchuyển đổi G ( s ). Ở đây nó có dạng như hàm bậc thang. Bằng việc thêm vào bội vi phânthích hợp với hàm chuẩn D ( s ), những xung hàm mũ độ rộng τ0 được tạo ra tại lối ra. G ( s ) D ( s ) = ( 1 + τ s ) / ( 1 + τ0s ) Để kiểm tra sự vi phân và sự triệt tiêu pole-zero, tất cả chúng ta sử dụng mạch trong Hình 2.6.9 Hình 2.6.6 : Sự vi phân thụ độngHình2. 6.7 : Mạch vi phân thụ động triển khai bởi cổng đảoHình 2.6.8 : Định dạng hàm mũ thành dạng khácIII. Thí nghiệmLắp ráp mạch và sử dụng thế vuông 1V có tần số vài kHz làm thế lối vào. Quan sát cácxung lối ra của U1. Trạng thái tiếp theo ( khuếch đại và hòn đảo cực ) được nhận ra bằng U3, 64 không biến hóa dạng xung. Đối với hoạt động giải trí thường thì, khoá điện kế nên ở vị trí đất. Quan sát ảnh hưởng tác động của thế vào so với tín hiệu ra khi đổi khác vị trí khoá. Hình2. 6.9 : Mạch vi phân và mạch triệt tiêu pole-zeroChuẩn bị mạch mô phỏng những tín hiệu nhạy điện tích với trở hồi tiếp ( Hình 2.6.10 ). Cácxung TTL cách nhau 40 ns được dùng để tích điện cho tụ C1 trải qua diot D1. Thế hàmmũ qua C1, chính do nó phóng điện qua trở R3 và tiến đến 0 với hằng số thời hạn 50 µs. Thếhàm mũ được lặp lại qua mạch lặp thế nhờ dùng U2. Đưa những xung sinh ra vào mạch vi phân và quan sát hiệu ứng triệt tiêu pole-zero. Hình 2.6.10 : Mạch phát xung dạng mũ65THÍ NGHIỆM 2.7 BỘ LỌC CỰC PHỨC HỢPI. Mục đíchTrong một khuếch đại phổ nâng cấp cải tiến, việc tạo dạng xung là một quy trình phức tạp. Vì vậy, mục tiêu của thí nghiệm là miêu tả những quy trình cơ bản của việc tạo dạng xung phức hợp66

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Điện Tử Bách Khoa