Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn
