Giáo trình Điện từ trường - Chương 1: Các mạch tính toán, điều khiển và tạo hàm dùng khuếch đại thuật toán

1

CHÆÅNG 1

CAC MACH TÊNH TOAN, ÂIÃU KHIÃN VA TAO HAM

DUNG KHUÃCH ÂAI THUÁT TOAN

Chæång nay nhàm giåi thiãu viãc æng dung mach khuãch âai thuát toan

(KÂTT) trong cac mach khuãch âai, tênh toan, âiãu khiãn, tao ham. Khao sat cac mach

cäng, træ, nhán chia, khai càn, mach khuãch âai loga va âäi loga, mach vi, têch phán,

PD,PID, mach chènh læu chênh xac, mach so sanh tæång tæ...

1.1 Khai niãm chung

Hiãn nay, cac bä khuãch âai thuát toan (KÂTT) âong vai tro quan trong va âæåc

æng dung räng rai trong ky thuát khuãch âai, tênh toan, âiãu khiãn, tao ham, tao tên

hiãu hçnh sine va xung, sæ dung trong än ap va cac bä loc têch cæc... Trong ky thuát

mach tæång tæ, cac mach tênh toan va âiãu khiãn âæåc xáy dæng chu yãu dæa trãn bä

KÂTT. Khi thay âäi cac linh kiãn màc trong mach häi tiãp ta se co âæåc cac mach tênh

toan va âiãu khiãn khac nhau.

Co 2 dang mach tênh toan va âiãu khiãn : tuyãn tênh va phi tuyãn.

Tuyãn tênh : co trong mach häi tiãp cac linh kiãn co ham truyãn âat tuyãn tênh.

Phi tuyãn : co trong mach häi tiãp cac linh kiãn co ham truyãn phi tuyãn tênh.

Vã màt ky thuát, âã tao ham phi tuyãn co thã dæa vao mät trong cac nguyãn tàc

sau âáy :

1. Quan hã phi tuyãn Volt - Ampe cua màt ghep pn cua diode hoàc BJT khi

phán cæc thuán (mach khuãch âai loga)

2. Quan hã phi tuyãn giæa âä däc cua âàc tuyãn BJT læång cæc va dong Emitå

(mach nhán tæång tæ).

3. Lam gán âung âàc tuyãn phi tuyãn bàng nhæng âoan thàng gáp khuc (cac

mach tao ham dung diode).

4. Thay âäi cæc tênh cua âiãn ap âàt vao phán tæ têch cæc lam cho dong âiãn ra

thay âäi (khoa diode, khoa transistor).

2

1.2 Cac mach tênh toan va âiãu khiãn

1.2.1 Mach cäng âao

R₁

v_in1

R_N

R₂

v_in2

v_inn

v_out

R_n

Hçnh 1.1. Så âä mach cäng âao

Ap dung quy tàc dong âiãn nut cho N ta co :

v_in1v_in2

v_innv_out

+

+ ... +

+

= 0

R₂

R_nR _N

R₁

⎛

⎞

R _N

R₁

R _N

R_n

⎜

⎟

⇒ v_out= −

v_in1+

v_in2+ ... +

v_inn

R₁

⎝

⎠

1.2.2 Mach khuãch âai âao våi trå khang vao lån

R_N

R₁

v_in

v_out

R₂

R₃

v₃

Hçnh 1.2. Så âä mach khuãch âai âao våi trå khang vao lån

Viãt phæång trçnh dong âiãn cho nut N:

v_inv₃

+

= 0

R₁R_N

R₃

Ma

v₃= v_out

(âiãu kiãn R_N≥ R₃)

R₂+ R₃

R _N

R

⇒ −v_out

=

(1+ ²)v_in

R₃

R₁

R_N

R₁

R₂

R₃

⇒ hã sä khuãch âai cua mach : K’ =

(1+

)

3

Træång håp yãu cáu hã sä khuãch âai lån thç phai chon R₁nho. Luc âo trå khang

vao cua mach Z_V= R₁nho. Co thã khàc phuc nhæåc âiãm âo bàng cach chon R₁= R_N

R₂

R₃

lån. Do âo K’ chè con phu thuäc vao

, co thã tàng ty sä nay tuy y ma ván khäng

anh hæång âãn trå khang vao Z_V= R₁= R_Ncua mach. Våi cac cáu tao nhæ váy co thã

tàng thãm sä âáu vao âã thæc hiãn cac mach cäng hoàc mach træ co trå khang vao lån.

1.2.3 Mach træ

R_N

R₁

v_in1

v_out

v_in2

R₂

R_p

Hçnh 1.3. Så âä mach træ

Âiãn ap å cæa vao thuán :

R_P

v_P= v_in2

R_P

R_P+

a

Âiãn ap å cæa vao âao :

R_N

v_N=

(

v_in1− v_out

)

+ v_out

R_N

R_N+

a

Vç v_d= v_p- v_N= 0 ⇒ v_p= v_N

R_P

R_N

⇒ v_in2.

=

( v_in1-v_out) + v_out

R_P

a

R_P+

R_N+

a

⇒ v_out= a (v_in2-v_in1) (Nãu R_N= R_P)

1.2.4 Mach træ våi trå khang vao lån

V_ín2

v_out

V_in1

R

KR

R/n

Hçnh 1.4.a. Så âä mach træ co mät ngo vao trå khang lån

4

Viãt phæång trçnh dong âiãn nut cho nut N₁va N₂ta co :

v_in1− v_Nv_Nv_out− v_N

−

+

= 0 Ma v_N= v_in2

R

KR

n

v_out− v_in2

⇒ v_in1-v_in2= nv_in2+

= 0

K

⇒ Kv_in1- (n + 1) Kv_in2+ v_out- v_in2= 0

⇒ v_out= v_in2+ K(n + 1) v_in2-Kv_in1

⇒ v_out= (1 + K + nK) v_in2-Kv_in1

Hã sä cua V_in2luän luän lån hån hã sä cua V_in1⇒ mach khäng tao âæåc âiãn ap

ra co dang : K (V_in2-V_in1). Trå khang vao cua cæa P lån (Z_v= r_d), nãn khäng yãu cáu

nguän v_in2co cäng suát lån.

v₃

v_in1

R₃

N₁

R₃

R₁

N₂

R₂

v_out

v_in2

Hçnh 1.4.b. Så âä mach træ co hai ngo vao trå khang âãu lån

Hçnh 1.4.b trçnh bay mach âiãn co trå khang vao cua ca hai cæa (cæa v_in1va v_in2)

âãu lån.

Viãt phæång trçnh dong âiãn nut cho N₁va N₂ta co :

v − v

v_in2− v_in1− v_in1

⎧

3

in1

+

= 0

⎪

R₃

R₁

R₂

⎪

⎨

⎪

v₃− v_in2v_out− v_in2v_in1− v_in2

+

= 0

⎪

⎩

R₃

R₂

R₁

R₁+ 2R₃

R₁R₃

Suy ra:

v_out= (1 + R₂

)(v_in2-v_in1)

5

Ta tháy trå khang vao cua ca hai cæa âãu lån va bàng r_dcua KÂTT. Co thã thay

R₁+ 2R₃

R₁R₃

âäi âæåc hã sä khuãch âai K’ = 1 + R₂

khi thay âäi R_1.

K = K_minkhi R₁= ∞

R ₂

Luc âo:

Vç

v_out= (1 +

)(v_in2-v_in1)

R₃

R₂≠ 0, R₃≠ ∞ nãn K’ > 1

1.2.5 Mach tao âiãn ap ra co cæc tênh thay âäi

R₁R₁

v_in1

v_out

R₂

qR₂

Hçnh 1.5. Så âä mach tao âiãn ap ra co cæc tênh thay âäi

v_in1− v_out

v_in1+ v_out

Ta co :

Vç :

v_N=

+ v_out=

2

v_P= q v_in1

v_in1+ v_out

v_P= v_N⇒

= qv_in1

2

⇒ v_out= (2q - 1)v_in1

Khi thay âäi tiãp âiãm trãn chiãt ap R₂ta co hã sä cua v_outluc dæång, luc ám.

Khi q = 1/2 ⇒ v_out= 0 màc du v_in1≠ 0

Khi q > 1/2 ⇒ v_outva v_in1cung pha

Khi q < 1/2 ⇒ v_outva v_in1ngæåc pha

1.2.6 Mach têch phán âao

i_C

R

i₁

v_in1

v_out

Hçnh 1.6.a. Så âä mach têch phán âao

6

Phæång trçnh dong âiãn nut tai N:

v

dv_out

ⁱⁿ¹+C

= 0

i₁+ i_c= 0 hay

R

dt

t

1

v_out=−

v_in1(t).dt=−

v_in1(t)dt+v_out(t =0)

Suy ra

∫

RC

0

⇒ âiãn ap ra tè lã våi têch phán âiãn ap vao.

Thæång chon hàng sä thåi gian τ = RC = 1s

v_out(t = 0) la âiãu kiãn âáu, khäng phu thuäc vao âiãn ap vao v_in1.

Nãu v_in1la âiãn ap xoay chiãu hçnh sin: v_in1= V_in1sinωt thç:

V

1

in1

v_out= −

V .sinωt.dt =

.cosωt = V cosωt

in1

out

∫

RC

ωRC

⇒ biãn âä âiãn ap ra ty lã nghëch våi tán sä.

Âàc tuyãn biãn âä - tán sä cua mach têch phán :

V

out

= f (ω) co âä däc - 20dB/decade.

V

in1

Mach âæåc goi la mach têch phán trong mät pham vi tán sä nao âo nãu trong

pham vi tán sä âo âàc tuyãn biãn - tán cua no giam våi âä däc 20dB/decade.

Âã giam anh hæång cua dong ténh I_tva âiãn ap lãch khäng co thã gáy sai sä âang

kã cho mach têch phán, å cæa thuán cua bä KÂTT ngæåi ta màc thãm mät âiãn trå thay

âäi âæåc R₁va näi xuäng masse.

C

R

v_in1

v_out

R₁

Hçnh 1.6.b. Mach têch phán âao co biãn trå R₁bu dong lãch khäng.

Âiãu chènh R₁sao cho R₁≅ R thç giam âæåc tac dung cua dong âiãn lãch khäng I_o= I_P

- I_Nva âiãn ap lãch khäng v_o= v_P- v_N(khi v_out= 0)

7

1.2.7 Mach têch phán täng

C

R₁

v_in1

v_in2

v_inn

R₂

R_n

v_out

R_P

Hçnh 1.7. Så âä mach têch phán täng

Dung phæång phap xãp chäng va viãt phæång trçnh dong âiãn nut âäi våi nut N ta tçm

âæåc:

⎛

⎞

1

v_in1v_in2

v_inn

R_n

⎜

⎟

dt

v_out= −

+

+...+

∫

⎟

C

R₁R₂

⎝

⎠

1.2.8 Mach têch phán hiãu

C_N

R₁

R₂

v_in1

v_in2

v_out

C_P

Hçnh 1.8. Så âä mach têch phán hiãu

Viãt phæång trçnh âäi våi nut N :

v_in1− v_N

d(v_out− v_N)

+ C_N.

= 0

(1)

(2)

R₁

dt

v_in2− v_P

dv_P

dt

Âäi våi nut P :

− C_P.

R₂

Biãn âäi va cho v_N= v_P, R₁C_N= R₂C_P= RC

dv_out

dv_N

dt

(1) ⇒ v_in1- v_N= - R₁C_N.

+ R₁C_N.

dt

dv_P

(2) ⇒ v_in2- v_P= R₂C_P.

dt

dv_out

dt

Suy ra:

v_in2- v_in1= RC

8

1

⇒ v_out=

(v_in2− v_in1)dt

∫

RC

1.2.9. Mach vi phán

R_N

C₁

v_in1

v_out

Hçnh 1.9. Så âä mach vi phán

dv_in1v_out

Ta co :

i = C₁

=

dt

R _N

dv_in1

⇒ v_out= - R_NC₁

dt

gia thiãt: v_in1= V_in1sinωt

⇒ v_out= -R_NC₁ωV_in1cosωt = -V_outcosωt

V_out

Hã sä khuãch âai cua mach: K’ =

= ωR_NC₁

V_in1

K’ tàng theo tán sä va âä thë bode co âä däc 20dB/decade.

Váy : Mach âæåc goi la mach vi phán trong mät pham vi tán sä nao âo nãu trong

pham vi tán sä âo âàc tuyãn biãn - tán cua no tàng våi âä däc 20dB/decade.

1.2.10 Mach PI (Proportional Integrated)

C

v₁

R_N

i_N

i₁

R₁

v_in

v_out

N

Hçnh 1.10.a. Så âä mach PI

Mach thæång âæåc sæ dung trong cac mach âiãu khiãn.

Mach co âiãn ap ra âæåc biãu diãn theo dang: v_out= Av_in+ B v_indt

∫

Ap dung phæång trçnh cán bàng dong tai N: i₁+ i_N= 0 ⇒ i_N= -i₁= - v_in/R₁(1)

9

1

Màt khac:

v_out= v_c+ v₁=

i_indt + R _Ni_N(2)

∫

C

1

Thay (1) vao (2)

⇒ v_out= - R_N/R₁v_in-

v_indt

∫

R₁C

Gia sæ v_in= V_incosωt

⇒ v_out= −

R_N

R₁

V

in

V cosωt −

sinωt = V_outcos(ωt + Φ)

in

ωR₁C

⇒ Âàc tuyãn biãn tán:

2

⎛

⎞

ω

ω_o

⎜

⎟

+1

V_out

1

ω²R²_NC²+1

ω²C²

1

K^'=

=

R²_N+

=

⎝

⎠

V

R₁

ω²C²R₁

R₁

ω²C²

in

1

1 1

Âàt: ω_o=

Khi ω << ω_othç K^'≈

R _NC

R₁ωC

Suy ra âàc tuyãn biãn âä tán sä co âä däc -20dB/decade (tæång æng khu væc I)

Suy ra så âä lam viãc nhæ mät mach têch phán

log K^'

I

P

R _N

log

R₁

-20dB/decade

1

logω

ω_o=

R _NC

Hçnh 1.10.b. Âàc tuyãn biãn tán cua mach PI

R _N

Khi ω >> ω_o⇒ K^'≈

⇒ Mach mang tênh chát khuãch âai nhiãu hån (tæång æng

R₁

våi khu væc P). Khu væc trung gian la khu væc chuyãn tiãp.

1.2.11 Mach PID (Proportional Integrated Differential)

R

v₁

C

R_N

i_N

V_in

V_out

N

R₁

Hçnh 1.11.a. Så âä mach PID

10

PID cung la mach hay âæåc sæ dung trong ky thuát âiãu khiãn âã må räng pham

vi tán sä âiãu khiãn cua mach va trong nhiãu træång håp tàng tênh än âënh cua hã

thäng âiãu khiãn trong mät dai tán sä räng.

dv_in

Âiãn ap ra co dang:

v_out= Av_in+ B v_indt + C

∫

dt

dv_in

v_in

Tæ phæång trçnh dong âiãn nut tai N:

+ C₁

+ i_N= 0

(1)

(2)

R₁

dt

1

Va phæång trçnh âiãn ap ra trãn nhanh ra: v_out= i_NR _N+

i_Ndt

∫

C_N

Thay (1) vao (2):

⎛

⎞

⎛

⎞

v_in

R₁

dv_in

dt

v_in

R₁

dv_in

dt

1

⎜

⎟

⎜

⎟

v_out= −

+ C₁

R _N+

+ C₁

dt

∫

C_N

⎝

⎛

⎠

⎝

⎠

dv_in

dt

⎞

R _NC₁

+

1

⎜

⎟

Suy ra:

v_out= −

v_in−

v_indt − R _NC₁

(*)

∫

R₁C_N

R _NC_N

⎝

⎠

1

* Å tán sä tháp ω << ω_N=

* Å tán sä cao ω >> ω_N=

thç thanh phán têch phán trong (*) chiãm æu thã.

R _NC_N

1

thç thanh phán vi phán trong (*) chiãm æu thã.

R₁C₁

⎛

⎞

R_NC₁

+

⎜

⎟

• Trong dai: ω_N< ω < ω₁thç thanh phán khuãch âai

v_inchiãm æu thã.

R₁C_N

⎝

⎠

Do âo âàc tuyãn biãn tán cua mach co dang nhæ hçnh ve:

log K

I

I: têch phán

P: tè lã

D: vi phán

D

P

ω_N

ω₁

logω

Hçnh 1.11.b. Âàc tênh biãn tán mach PID

1.3 Cac mach khuãch âai va tênh toan phi tuyãn liãn tuc

1.3.1 Mach khuãch âai Loga

D

R

v_in

v_out

Hçnh 1.12.a. Så âä mach khuãch âai Loga dung Diode

11

Âã tao mach khuãch âai loga, màc diode hoàc BJI å mach häi tiãp cua bä KÂTT.

Mach âiãn dung diode (1.12.a.) co thã lam viãc tät våi dong âiãn I nàm trong

khoang nA → mA

Dong âiãn qua diode va âiãn ap âàt lãn diode co quan hã :

⎛

⎞

v_D

v_T

⎜

⎟

i_D= I_oexp

⎝

⎠

Trong âo :

i_D, v_D: dong âiãn qua diode va âiãp ap âàt lãn diode.

I_o: dong âiãn ban âáu, co trë sä bàng dong qua diode æng våi âiãn ap ngæåc

cho phep.

v_T: âiãn ap nhiãt. Å nhiãt âä bçnh thæång thç v_T= 26mV

i_D

v_in

⇒ v_out≅ - v_D= - v_Tln = - v_Tln

I_o

RI_o

R

v_out

v_in

Hçnh 1.12.b. Så âä mach khuãch âai Loga dung BJT

Mach (1.12.b.) lam viãc tät våi dong âiãn trong khoang pA → mA

Dong Colectå i_Cphu thuäc vao âiãn ap Bazå - emitå theo quan hã :

v_BE

i_C= A_Ni_E= A_NI_Ebh(e ^v−1)

T

Våi A_N: hã sä khuãch âai dong âiãn khi màc Bazå chung (BC)

I_Ebh: la dong âiãn emitå å trang thai bao hoa.

v_BE

e ^v−1>> 0 ⇔ e ^v>>1

T

Khi

v_BE

i_C= A_NI_Ebhe ^v

T

Ta co:

Ma v_out= - v_BEva i_C=v_in/R

i_C

v_in

⇒ v_out= - v_Tln

= −v_T.ln

A_NI_Ebh

A_NI_EbhR

12

Mach chè lam viãc våi âiãn ap vao dæång (do mäi näi p-n)

Muän lam viãc våi âiãn ap ám → thay BJT npn bàng BJT pnp.

1.3.2 Mach khuãch âai âäi Loga

R

D

v_in

v_out

Hçnh 1.13.a. Så âä mach khuãch âai âäi Loga dung Diode

V_D

v_out= - I_DR = - RI_oe ^V

T

V_in

v_D= v_innãn v_out= - RI_oe^V

T

Vç:

R

v_in

v_out

Hçnh 1.13.b. Så âä mach khuãch âai âäi Loga dung Transitor

v_BE

−v_in

v_T

i_C= A_NI_Ebhe ^v^T= A_NI_Ebhe

( Do v_BE=-v_in)

−v_in

v_T

⇒ v_out= i_CR = RA_NI_Ebhe

1.3.3 Mach nhán dung nguyãn tàc khuãch âai loga va âäi loga

K₁ln(v_x/K₂)

v_x

ln

v_Z= K₃v_xv_y/K₂²

K₁ln(v_xv_y/K₂²)

ln(v_xv_y/K₂²)

exp

KÂai

Täng

1/K₁

v_y

K₁ln(v_y/K₂)

Hçnh 1.14. Mach nhán dung nguyãn tàc khuãch âai Loga va âäi Loga

13

Cac mach khuãch âai loga va âäi loga co thã dung mach nhæ âa xet å muc trãn.

Coi mach täng co thã dung mät khuãch âai täng KÂTT. Mach nhán nay co sai sä

khoang 0,25% âãn 1% so våi gia trë cæc âai cua tên hiãu vao.

Mach chè lam viãc âæåc våi cac tên hiãu v_X, v_Y> 0 (do tênh chát ham loga). Mach

nhán 4200 la mät trong nhæng mach tiãu biãu âæåc chã tao theo nguyãn tàc nay.

1.3.4 Mach luy thæa bác hai

Âáu hai âáu vao cua mach nhán våi nhau ta se co mach luy thæa:

v_x

v_Z

K

Hçnh 1.15. Så âä mach luy thæa bác hai

Luc nay v_X= v_Y⇒ v_Z= K. v_X²

Gia sæ âiãn ap vao co dang sin: v_X= Vcosωt

KV²

Thç âiãn ap ra: v_out= K(Vcosωt)²=

(1 + cos2ωt)

2

KV²

2

=

(1 + cos2ωt)

⇒ co thã dung mach luy thæa bác hai âã nhán tán sä.

1.3.5 Mach chia theo nguyãn tàc nhán âao

a. Mach chia thuán

Kv_xv_y

v_x

Mach nhán

K>0

v_y= v_Z/Kv_x

v_Z

Hçnh 1.16. Så âä mach chia thán

Ta co tai cæa thuán :

v_N= Kv_Xv_Y

v_P= v_Z

ma v_P= v_N

⇒

v_Z= Kv_Xv_Y

v_Z

⇒

v_in= v_Y=

Kv_X

14

b. Mach chia âao

Kv_xv_y

v_x

K>0

R

v_Z

v_y

Hçnh 1.17. Så âä mach chia âao

K.v_Xv_Zv_Z

PTCB dong tai N :

+

= 0 ⇒ v_Y= −

= 0

R

Kv_X

Trong cac biãu thæc trãn v_Zco thã láy dáu tuy y, con v_Xluän luän dæång.

Nãu v_X< 0thç häi tiãp qua bä nhán vã âáu vao bä KÂTT la häi tiãp dæång, lam

cho mach chuyãn sang trang thai bao hoa gáy meo lån.

v_X> 0 chè âung våi mach nhán thuán (K > 0)

v_X< 0 chè âung våi mach nhán âäi dáu (K < 0)

1.3.6 Chia mach dung khuãch âai loga va âäi loga

K₁ln(v_Z/K₂)

v_Z

ln

ln(v_Z/v_x)

K₁ln(v_Z/v_x)

V_y= K₃v_Z/v_x

Kâai

1/K₁

exp

Hiãu

v_x

ln

K₁ln(v_x/K₂)

Hçnh 1.18. Mach chia tæång tæ dung nguyãn tàc khuãch âai Loga va âäi Loga

v_z

v_x

v_z

v_x

A = K₁ln

− K₁ln

= K₁ln

K₂

v_z

v_x

ln

v_z

³v_x

v_z

v_Y= K₃.e

= K

v_x

Âiãu kiãn : v_Z, v_X, v_Y: chè láy gia trë dæång

1.3.7 Mach khai càn

15

Mach khai càn âæåc thæc hiãn bàng cach màc vao mach häi tiãp cua bä KÂTT

mät mach luy thæa.

Kv_x²

K

R

v_Z

v_x= v_y

Hçnh 1.19.a. Mach khai càn âao

v_ZKv²_x

v_P= 0;

v_N=

+

(dung phæång phap xãp chäng)

2

v_ZKv²_x

Do :

v_P= v_N= 0 ⇒

+

= 0

2

− v_Z

K

⇒ v²_X= v²_Y= v_o²_ut

=

1

⇒ v_out=

(−v_Z) våi v_Z< 0

K

2

Kv_x

K

R

v_x= v_y

v_Z

Hçnh 1.19.b. mach khai càn thuán

v_Z= v_N

Ta co:

Ma

v_N= Kv²= Kv²= Kv²

X

Y

out

v_Z

K

⇒Kv_o²_ut= v_Z⇒ v_out

=

våi v_Z≥ 0

Mach âiãn hçnh 1.19.a chè lam viãc våi âiãn ap vao v_Z< 0, con mach âiãn hçnh

1.19.b thç v_Z> 0. Trong træång håp ngæåc lai thç mach se co häi tiãp dæång lam mach

bë ket. Âã ngàn ngæa ngæåi ta màc thãm diode (mäi mach mät diode) å âáu ra cua bä

KÂTT nhæ hçnh ve.

16

1.4 Cac mach phi tuyãn khäng liãn tuc

1.4.1 Nguyãn tàc thæc hiãn cac mach phi tuyãn khäng liãn tuc va cac phán tæ cå

ban cua no

Cac phán tæ cå ban dung âã tao ham phi tuyãn khäng liãn tuc la cac bä so sanh

tæång tæ va diode ly tæång. Diode ly tæång âæåc cáu tao bàng cach màc vao mach häi

tiãp cua bä KÂTT mät diode thæc. Ta so sanh nguyãn ly lam viãc va sai sä trong

træång håp dung diode thæc va diode ly tæång.

v_D

v_in

R

v_out

~

Hçnh 1.20.a. Mach phi tuyãn khäng liãn tuc dung diode thæc

v_out= v_in- v_D

- Khi v_in< v_ngthç mach khäng lam viãc, v_out= 0

- Khi v_in< v_ngthç v_out≠ 0

⇒ mach âiãn dung diode thæc co âiãn ap ngæång v_ngnãn khäng thã lam viãc våi

âiãn ap vao be âæåc.

v_D

R

v_out

V_in

~

Hçnh 1.20.b. Mach phi tuyãn khäng liãn tuc dung diode ly tæång

v_o= K_ov_d= K_o(v_in-v_out)

v_D+ v_out= K_o(v_in-v_out) våi K_o≥ 1

v_D

⇒v_out≈ v_in-

K_o

v_ng

⇒ âiãn ap ngæång: v’_ng=

K_o

17

Våi K_ocå 10⁴÷ 10⁵va V_ng≈ 0,6V thç mach âiãn nay co thã chènh læu âæåc âiãn

ap cå mV.

1.4.2 Mach chènh læu chênh xac

Âæåc dung chu yãu trong cac bä nguän cung cáp, trong cac may âo.

Phán loai mach chènh læu:

- Mach chènh læu næa song.

- Mach chènh læu toan song : gäm chènh læu cán bàng va chènh læu cáu.

1.4.2.1 Mach chènh læu næa song

R

D₁

v_out

v₀

v_out

R

v_in

Hçnh 1.24. Mach chènh læu næa song

Khi v_in< 0 thç v_o< 0 ⇒ D₁tàt ⇒ v_out= 0

Khi v_in> 0 thç v_o> 0 ⇒ D₁må ⇒ v_out= v_o

v_out

Màt khac : v_N=

= v_in⇒ v_out= 2 v_in

2

1.4.2.2 Mah chènh læu toan song dung så âä cáu: (chènh læu gia trë trung bçnh sä

hoc)

v_in

Khi v_in> 0 ⇒ i_in=

chay qua R₁, diode D₁, âiãn trå tai (dung cu âo), diode D₃

R₁

räi âãn âáu ra bä KÂTT va vã âát.

Khi v_in< 0 ⇒ i_inchay tæ âáu ra bä KÂTT, qua D₂, qua dung cu âo, qua diode D₄,

qua R₁räi trå vã âáu vao.

Do âo dong âiãn qua dung cu âo bàng:

v_in

i_out=

R

18

D₂

D₃

D₁

D₄

v_out

R₁

v_in

Hçnh 1.25. Mach chènh læu toan song dung så âä cáu

v_out= v_t(trãn cå cáu âo) = v_in(láy N lam mäc).

1.4.2.3 Mach chènh læu gia trë hiãu dung

Khi màc thãm vao cæa âao mach näi tiãp R₂, C₂thç ta co mät mach chènh læu gia

trë hiãu dung.

D₁

C₂

D₃

D₄

R₂

V_out

V_in

R₁

Hçnh 1.26. Mach chènh læu gia trë hiãu dung

1 ^T

Ta âa biãt:

I_Sh=

Isinωtdt

∫

T ₀

T

2I ²

2I

sinωtdt =

∫

T

π

0

1 ^T

1

I

I_hd=

(Isinωt)²dt = I

T/ 2 =

∫

T

2

T ₀

π

⇒ so våi trë trung bçnh sä hoc thç trë hiãu dung lån gáp

lán.

2 2

19

1 π

π

2 2

I_hd=

I_Sh=

I_Sh

2

Luc âo âiãn ap mät chiãu thç R_2,C₂khäng co tac dung.

Luc âo âiãn ap xoay chiãu thç R_2,C₂tham gia vao âiãn trå R₁dæåi dang R₁// R₂.

Âã âäng hä chè gia trë hiãu dung thç ta phai co :

R₁R₂

2 2

= R₁

⇒ R₂=

R₁

R₁+ R₂

π

π − 2 2

Tu C₂phai chon sao cho trå khang cua no âäi våi thanh phán xoay chiãu khäng

âang kã, nãu khäng ha ap trãn no se gáy ra sai sä âo.

Gia thiãt sai sä âo cho phep la 1% æng våi tán sä vao tháp nhát f_minbàng cach

tênh toan trå khang Z cua R₁// (R₂+ 1/jωC₂) ta co thã tçm âæåc gia trë C₂.

0,32

C₂=

2πf_minR₁

1.4.2.4 Mach chènh læu gia trë âènh

D

v_C

v_in

v_out

A₁

C

i_C

A₂

K

v

v_out

v_in

t

Hçnh 1.27. Mach chènh læu gia trë âènh va dang song ra

Khi v_in> 0 va v_in> v_cthç diode thäng va dong ra cua bä KÂTT A₁nap âiãn cho

tu C cho tåi khi bàng âiãn ap cæc âai cua tên hiãu vao (âiãn ap âènh): v_c≈ V_inmax

.

Nãu sau âo v_ingiam thç D ngàt, tu C phong âiãn qua âiãn trå ngæåc cua diode va

tao dong tai i_t. Nãu âiãn trå ngæåc cua diode va âiãn trå vao A₁lån ⇒ âiãn ap trãn tu

C la âiãn ap âènh co gia trë än âënh.

Nãu âäi chiãu diode D thç âiãn ap trãn tu C la âiãn ap âènh ám A₂la mach làp

âiãn ap lam táng âãm âã tàng trå khang tai cho mach chènh læu.

20

Khoa K tao âæång xa cho tu khi cán âo gia trë måi.

1.4.2.5 Mach so sanh tæång tæ

Mach so sanh tæång tæ co nhiãm vu so sanh mät âiãn ap vao v_invåi mät âiãn ap

chuán V_ch. Tên hiãu vao dang tæång tæ se âæåc biãn thanh tên hiãu ra dæåi dang ma nhë

phán. Nghéa la âáu ra hoàc å mæc tháp (L) hoàc å mæc cao (H). No la mach ghep näi

giæa ANALOG va DIGITAL.

Âàc âiãm: Phán biãt giæa bä KÂTT thäng thæång våi bä so sanh chuyãn dung

(ma thæc chát cung la mät bä KÂTT).

- Bä so sanh co täc âä âap æng cao hån âã thåi gian xac láp va phuc häi nho.

- La KÂTT lam viãc å trang thai bao hoa nãn mæc ra tháp (L) va mæc ra cao (H)

cua no la mæc dæång va mæc ám cua nguän. Cac mæc nay phai tæång æng våi

mæc logic.

v_out

V_RH

v_P

v_in

v_out

v_N

v_P- v_N

Hçnh 1.28. Mach so sanh va âàc tuyãn vao ra

1.4.2.5.1 Âàc tuyãn truyãn âat ténh cua bä so sanh

v_P- v_N> 0 ⇒ v_out= v_RH: âiãn ap ra æng våi mæc cao.

v_P- v_N< 0 ⇒ v_out= v_RL: âiãn ap ra æng våi mæc tháp.

1.4.2.5.2 Âàc tuyãn truyãn âat thæc

v_out

CHÆA BU LÃCH

v_out

KHÄNG

v_P- v_N

CO BU LÃCH

KHÄNG

∆v

v_out

v₀

Hçnh 1.29. Âàc tuyãn truyãn âat thæc