Bài 9 - Mạch sửa dạng sóng tuyến tính RC

[ctycpsmdt]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Bài 9 - Mạch sửa dạng sóng tuyến tính RC

Bài 1 - Lý thuyết bán dẫn
Bài 2- Phân tích mạch chứa diode
Bài 3 - Transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor)
Bài 4 - Transistor hiệu ứng trường (Field-Effect Transistors)
Bài 5 - Các mạch khuếch đại BJT tín hiệu nhỏ
Bài 6 - Mạch khuếch đại đa tầng
Bài 7 - Khuếcg đại hồi tiếp âm và dao động sin
Bài 8 - Các mạch sử dụng OPAMP
Bài 9 - Mạch sửa dạng sóng tuyến tính RC
Bài 10 - Mạch xén và mạch so sánh
Bài 11 - Mạch kẹp và mạch giao hoán
Bài 12 - Mạch dao động đa hài (multivibrator)



Trong mạch xung, các tín hiệu ngõ vào thường không có dạng sin. Quá trình sửa dạng sóng tuyến tính là quá trình làm cho dạng của tín hiệu vào không sin bị thay đổi khi đi qua một mạch tuyến tính. Quá trình này được thực hiện bằng các mạch sửa dạng sóng tuyến tính RLC, và ở đây chúng ta khảo sát mạch RC.
9-1 Mạch thông cao RC
Mạch trong hình 9-1 là một mạch lọc thông cao. Điện kháng của tụ giảm khi tần số tăng, do đó, các thành phần tần số cao của tín hiệu vào sẽ ít bị suy giảm hơn so với các thành phần tần số thấp.

Tại tần số dc, tụ có điện kháng là vô cùng và do đó tụ hở mạch. Thành phần dc của điện áp ngõ vào sẽ bị nghẽn (blocked) và không đến được ngõ ra. Tụ C được gọi là tụ blocking. Mạch hình 9-1 là mạch cơ bản thường được dùng nhất để ngăn dc giữa ngõ vào và ngõ ra. Nếu ngõ vào là tín hiệu sin ta đã biết độ lợi [SUB][/SUB] và độ lệch pha của tín hiệu ra so với tín hiệu vào sẽ là
[SUB][/SUB] (9-1)
trong đó [SUB][/SUB] là tần số cắt thấp. Tại tần số này, độ lợi bằng [SUB][/SUB] tương ứng với độ suy giảm là 3-dB.
9-1-1 Ngõ vào là điện áp bước
Điện áp bước (step voltage) có giá trị 0 khi [SUB][/SUB] và có giá trị [SUB][/SUB] khi [SUB][/SUB]. Hình 9-2 vẽ dạng điện áp bước và đáp ứng của mạch RC thông cao. Đáp ứng của mạch là một hàm lũy thừa với hằng số thời gian, hay còn gọi là thời hằng [SUB][/SUB], và điện áp ngõ ra có dạng
[SUB][/SUB] (9-2)
Hằng số [SUB][/SUB] là giá trị xác lập của điện áp ngõ ra vì khi [SUB][/SUB]. Nếu giá trị cuối cùng của điện áp ngõ ra là [SUB][/SUB] thì [SUB][/SUB]. Hằng số [SUB][/SUB] được xác định từ điều kiện đầu của điện áp ngõ ra. Giả sử tại thời điểm [SUB][/SUB], điện áp ngõ ra là [SUB][/SUB] thì [SUB][/SUB], tức là [SUB][/SUB]. Dạng tổng quát của điện áp ngõ ra là
[SUB][/SUB] (9-3)
Bây giờ ta sẽ tính các hằng số [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] cho mạch hình 9-1 với ngõ vào là hàm bước. Ta đã biết là tụ C ngăn thành phần dc của ngõ vào, và đối với hàm bước, ngõ vào là hằng số khi [SUB][/SUB] nên điện áp ngõ ra cuối cùng phải là [SUB][/SUB]. Nếu dòng tức thời qua tụ là [SUB][/SUB] thì sự thay đổi điện áp trên tụ trong thời gian [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB]. Nếu [SUB][/SUB] thì tích phân này cũng sẽ tiến đến 0 vì biên độ của dòng điện luôn có giá trị xác định. Do đó điện áp trên tụ không thể thay đổi tức thời. Từ nguyên tắc này ta có thể kết luận là tại thời điểm [SUB][/SUB], vì điện áp vào thay đổi đột ngột một lượng là [SUB][/SUB] nên điện áp ra cũng phải thay đổi cùng một lượng như điện áp vào để giữ cho áp trên tụ không thay đổi đột ngột. Nếu ban đầu tụ chưa tích điện thì ngõ ra, tại thời điểm [SUB][/SUB] phải có giá trị là [SUB][/SUB]. Như vậy [SUB][/SUB] và biểu thức 9-3 trở thành
[SUB][/SUB] (9-4)
Hình 9-2 vẽ dạng điện áp ngõ vào và ngõ ra của mạch RC thông cao khi ngõ vào là điện áp bước. Ngõ ra đạt [SUB][/SUB] lần giá trị đầu tại thời điểm [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] lần tại thời điểm [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] lần tại thời điểm [SUB][/SUB]. Ngõ ra sẽ đạt hơn [SUB][/SUB] giá trị cuối cùng của nó sau một khoảng thời gian là [SUB][/SUB] và nhiều hơn [SUB][/SUB] sau [SUB][/SUB]. Sau khoảng thời gian này, mạch được xem là đạt đến trạng thái xác lập.