Bài giảng Chương 4: Kỹ thuật hồi tiếp và dao động môn Điện tử nâng cao | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

10/16/2023
ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN
Name: Mạch điện tử nâng cao (2102570)
(Electronic circuits: Discrete and Integrated) Mã học phần: 420300340003 Số tín chỉ: 2(2,0,4)
Tổng số tín chỉ: 2 Lý thuyết: 2 Tự học: 4
Kiểm tra, đánh giá: Bài tập (E-Learning) – Kiểm tra giữa kỳ – GV. Trần Quý Hữu Email: tranquyhuu@iuh.edu.vn Kiểm tra cuối kỳ. Sdt/Fb/Zalo: 0917751379 E-Learning: Trần Qúy Hữu 10/16/2023 ocw.fet.iuh.edu.vn 1 2
Mục tiêu của học phần
Mô tả vắn tắt học phần
o Môn học cung cấp cho sinh viên các kiến thức về đáp ứng
Sau khi học xong môn này, sinh viên có khả năng:
tần số thấp, tần số cao của các mạch khuếch đại; mạch
khuếch đại cộng hưởng và ứng dụng; các loại mạch lọc
o Xác định được hàm truyền, vẽ được đáp ứng tần số thấp, tần
tương tự; các kỹ thuật hồi tiếp và mạch dao động.
số cao của các mạch khuếch đại và mạch lọc tương tự.
Học phần học trước (A), tiên quyết (B), song hành (C)
o Giải thích được ảnh hưởng của hồi tiếp tới mạch khuếch đại.
o Môn học trước: Mạch điện tử (2102575)
o Tính toán và thiết kế được các loại mạch khuếch đại, mạch lọc và mạch dao động. 10/16/2023 10/16/2023 3 4 1 10/16/2023 Nội quy học tập: Chư ng Nội dung Thời gian Bài tập
o Vào học đúng giờ, ra vào lớp phải xin phép. 1
Đáp ứng tần số của mạch khuếch đại 12 10
o Ăn mặc đúng theo quy định của nhà trường: Nam mặc áo đồng 2
Mạch khuếch đại cộng hưởng 6 10
phục hoặc áo có cổ, mặc quần lịch sự (tây, kaki…, không được 3 Mạch lọc tương tự 6 10 4
Kỹ thuật hồi tiếp và dao động 6 10
mặc quần thể dục), mang giày hoặc dép có quai hậu. Tổng 30 40
o Lớp học không mạng xã hội.
o Tập trung suốt tiến trình học tập.
o Giơ tay phát biểu, hạn chế nói leo.
o Tương tác tích cực, lễ phép, hòa nhã.
o Ghi chép bài, làm bài tập, làm bài tiểu luận, nộp bài đầy đủ đúng 10/16/2023 10/16/2023
hạn, nếu quá hạn sẽ bị điểm 0. 5 6
[1] Bùi Thư Cao, Giáo trình Mạch điện tử nâng cao, NXB. ĐH Công Nghiệp Tp. HCM, 2022.
[2] Behzad Razavi: Fundam ntals of Micro l ctronics, 1st Edition, 2008.
[3] D.L. Schilling, Charles Belove: El ctronic Circuits:
Discr t and Int grat d, Mc Graw-Hill Inc, 1968, 1992, NỘI DUNG:
[4] Robert Boylestad, Louis Nashelsky, El ctronic D vic s
Đáp ứng tần số thấp của mạch khuếch đại ghép
and Circuit Th ory, Prentice Hall, 2008. RC
[5] Lê Tiến Thường, Giáo trình mạch điện tử 2, ĐH Bách
Đáp ứng tần số cao của mạch khuếch đại ghép RC Khoa Tp.HCM, 2009.
Mạch khuếch đại cộng hưởng
[6] Lê Tiến Thường, Tuyển tập bài tập mạch điện tử
Mạch lọc tư ng tự
tư ng tự,N.X.B. ĐHQGTPHCM, 2011.
[7] Bài giảng mạch điện tử 2: Giáo trình HUI-2008.
Mạch khuếch đại công suất audio
Kỹ thuật dao động và tạo dạng tín hiệu 7 8 2 10/16/2023 Chư ng 4:
5.1. Nguyên tắc tạo dao động
Kỹ thuật hồi tiếp và dao động.
 Mạch dao động là mạch tạo dạng sóng chu kỳ ở ngõ
ra của nó chỉ với nguồn DC là ngõ vào.
5.1. Nguyên tắc tạo dao động
 Ngõ ra có thể là sóng sin hoặc không sin , phụ thuộc
5.2. Th o đáp ứng tần số: Mạch lọc thông thấp, thông
loại mạch dao động.
cao, thông dải, chắn dải
a) Dao động hồi tiếp RC
 Mạch dao động được phân loại thành dao động hồi
b) Dao động hồi tiếp LC
tiếp (f dback oscillators) và dao động tự do (r laxation oscillator)
5.3. Các mạch dao động xung
5.4. Dao động điều chế AM, FM 9 10
Nguyên tắc tạo dao động
Nguyên tắc tạo dao động
 Hồi tiếp dư ng là hồi tiếp trong đó một phần tín hiệu
ngõ ra của mạch khuếch đại được đưa trở về ngõ vào
mà không có sự dịch pha.
Các phần tử cơ bản của một mạch dao động hồi tiếp. 11 12 3 10/16/2023
Nguyên tắc tạo dao động
Nguyên tắc tạo dao động
 Hai điều kiện để mạch dao động:
1) Dịch pha quanh vòng hồi tiếp phải bằng 00
2) Độ lợi áp Acl quanh mạch vòng hồi tiếp đóng phải bằng 1. 13 14
Nguyên tắc tạo dao động
Nguyên tắc tạo dao động
 Điều kiện khởi tạo dao động:
 Điều kiện khởi tạo dao động:
- Để dao động được khởi tạo, độ lợi áp quanh vòng hồi tiếp
dư ng phải lớn h n 1 để biên độ của ngõ ra có thể đạt đến mức mong muốn.
- Sau đó, độ lợi áp này phải giảm xuống 1 để ngõ ra giữ mức
tín hiệu mong muốn và dao động được duy trì.
- Lúc khởi tạo, một điện áp hồi tiếp dư ng do nhiễu băng
rộng được tạo từ nhiệt trong các điện trở hay các linh kiện
khác hoặc từ quá trình mở nguồn. 15 16 4 10/16/2023
Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
a) Dao động hồi tiếp RC: tạo dao động ở tần số thấp,
a) Dao động hồi tiếp RC
trung bình (f<1Mhz).
b) Dao động hồi tiếp LC
- Mạch dao động dịch pha
- Mạch dao động cầu Wi n 17 18 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
a.1) Mạch dao động dịch pha
 Mạch sử dụng BJT: i’b 19 20 5 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động T loop gain: Điều kiện dao động: Tần số dao động: 21 22 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
 Mạch sử dụng FET:  Mạch sử dụng p amp: 23 24 6 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
a.2) Mạch dao động cầu Wien với
 Thông thường, mạch dao động hồi tiếp RC được sử
dụng để tạo các tần số đến khoảng 1 MHz. và
 Cầu Wien được sử dụng rộng rãi trong loại mạch dao động hồi tiếp RC. 25 26 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
 Mạch dao động cầu Wien sử dụng Op amp: 27 28 7 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
 Tần số dao động:
 Trường hợp R1=R2=R, C1=C2=C:
 Điều kiện cầu cân bằng:
 Điều kiện cầu cân bằng:
-> Để mạch dao động R1/R2 ≥2
 Độ lợi mạch: 29 30 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
 Mạch dao động cầu Wien sử dụng Op amp:
 Mạch khuếch đại thuật toán và các điện trở R3, R4 tạo thành
mạch khuếch đại không đảo. R1, R2, C1 và C2 tạo thành mạch
hồi tiếp. Cầu đạt cân bằng khi thỏa mãn điều kiện: 31 32 8 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động
Ví dụ 1: Kiểm tra mạch như hình dưới có dao động
Mạch dao động cầu Wi n sử dụng p-amp
không? Nếu có hãy tính tần số dao động.
Độ lợi của p-amp là:
=> Thỏa điều kiện dao động. Khối hồi tiếp đưa về
đầu vào không đảo, dịch pha z ro.
Tần số dao động của mạch là: 33 34
Bài 1: Cho mạch cầu Wi n như
Tần số dao động: hình
a) Cho biết dạng tín hiệu Vout Chọn:
b) Vẽ s đồ khối của mạch
c) Nêu chức năng của linh kiện
d) Thiết kế sao cho mạch có tần Chọn:
số dao động f0 = 1kHz. Hệ số khuếch đại 3. Độ lợi:
R1, R2, p-amp: Mạch khuếch đại không đảo
R4, C1, R3, C2: Tạo thành cầu Wi n, mạch hồi tiếp. Chọn: 35 36 9 10/16/2023
Mạch tự điều chỉnh độ khuếch đại
Bài 2: Hãy vẽ và thiết kế mạch dao động cầu Wi n
Khi biên độ điện áp ra nhỏ, sụt áp
sao cho mạch có tần số dao động f trên R 0=2kHz.
6 không đủ để phân cực thuận cho các diod .
Khi biên độ điện áp ra đủ lớn, để
phân cực cho các diod , thì R6 ngắn
mạch và độ lợi của mạch sẽ giảm: 37 38
Mạch dao động cầu Wien tự kích hoạt
Mạch dao động cầu Wien tự kích hoạt
Khi mới bật nguồn (DC), các diod
Mạch dao động cầu Wi n tự kích hoạt sử dụng JFET, với Z n r chưa dẫn.
biến trở điều chỉnh điện áp, hồi tiếp về ngõ vào đảo .
=> Độ lợi lớn h n 3, để khuếch
đại tín hiệu, khi tín hiệu ổn
định=>giảm độ lợi.
Khi diod Z n r dẫn, ngắn mạch
R3 (điều chỉnh độ lợi). 39 40 10 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động
 Dạng mạch với BJT: T loop gain: Tần số dao động: 41 42 Kỹ thuật tạo dao động Kỹ thuật tạo dao động  Dạng mạch khác: Điều kiện dao động: 43 44 11 10/16/2023 Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động  Dạng mạch khác:
b) Dao động hồi tiếp LC: tạo dao động ở tần số
cao (vài trăm Khz->Vài trăm Mhz)
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Colpits mắc EC
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Colpits mắc BC
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Clapp mắc EC
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Clapp mắc BC 45 46
Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động
b) Dao động hồi tiếp LC: tạo dao động ở tần số cao - Độ lợi vòng hở: - Hệ số hồi tiếp: - Độ lợi vòng lặp: - Trở kháng của mạch: 47 48 12 10/16/2023
Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động
- Nếu trở kháng chỉ là XL hoặc XC: - Độ lợi vòng lặp là:
- Độ lợi vòng lặp là thực và không dịch pha: 49 50
Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Colpits mắc EC 51 52 13 10/16/2023
Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động
- Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Colpits mắc BC 53 54
Kỹ thuật tạo dao động
Kỹ thuật tạo dao động
 Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Clapp mắc EC Điện dung tương đương: Tần số dao động: 55 56 14 10/16/2023 A =A i im
Kỹ thuật tạo dao động
Các mạch dao động xung
 Mạch tạo dao động 3 điểm C kiểu Clapp mắc BC a) Mạch so sánh: VTC: voltage transfer curve 57 58 A =A A =A i im i im
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung b) Mạch Schmitt trigger: 59 60 15 10/16/2023 A =A A =A i im i im
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
 Inverting Schmitt trigger: 61 62 A =A A =A i im i im
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
 Non-inverting Schmitt trigger: 63 64 16 10/16/2023
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
c) Mạch tạo xung vuông sử dụng Op amp:
 Mạch dao động đa hài bất ổn: 65 66
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
 Mạch dao động đa hài một trạng thái bền
d) Mạch tạo xung tam giác sử dụng Op amp:
(monostabl multivibrator): 67 68 17 10/16/2023
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung 69 70
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
e) Mạch tạo xung vuông sử dụng IC555:
e) Mạch tạo xung vuông sử dụng IC555: 71 72 18 10/16/2023
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung
e) Mạch tạo xung vuông sử dụng IC555:
e) Mạch tạo xung vuông sử dụng IC555: 73 74
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung 75 76 19 10/16/2023
p ration as a Voltag -Controll d scillator (VC )
Các mạch dao động xung  stable multivibrator: 77 78
Các mạch dao động xung
Các mạch dao động xung  Monostable multivibrator: 79 80 20