Điện tử cho công nghệ thông tin

dụ 2-6Xác định Ri nếu C1 =1000pF , C2 = 200pF , và R0 = 200, với mạch như hình 2-15. Mạch điện cộng hưởng và làm việc tại tần số 0 =107 rad/s.Copyright (c) 8/2009 by KTMT81Ví dụ 2-6XC1 = 1/0C1 = 1/(107 x 10-9) = 100. Hệ số Q của mạch phối hợp R0C1 là: Q = R0/XC1 = 200/100 = 2 Tải R0 rất nhỏ so với XC1 nên khi sử dụng công thức Q nhỏ hơn 5 . ( Khi Qp>10, sai số sẽ nhỏ hơn 1%). Sử dụng phương trình (3-37) và (3-38), ta có : Rse = 200/(1 + 22) = 40 Và Cse = = 1250 pFCopyright (c) 8/2009 by KTMT82Ví dụ 2-6Copyright (c) 8/2009 by KTMT83Ví dụ 2-6Ri = Rse (1+Q2) Trong đó Q = Qseries = Xeq /Rse = 1/[(107 x 172,4 x 10-12)(40) = 14,5 Với Q lớn như vậy nên chúng ta sử dụng cách chuyển đổi đơn giản : Xpe  Xseries Và Rpe  Q2Rseries Vì : Q2 Q2 +1 khi Q> 10 Trong trường hợp này Ri = [1 + (14,5)2] 40 = 8,45 kCopyright (c) 8/2009 by KTMT84Ví dụ 2-6Áp dụng phương trình Ri = Ri =So với kết quả tính toán ở trên ta thấy sai số là 14,8% do R0 chỉ bằng 2 lần XC1 Copyright (c) 8/2009 by KTMT85Cách mắc tải điện cảm không thống nhất trong các mạch RF vì 2 nguyên nhân : Thứ nhất, biến áp được xây dựng đơn giản, và hệ số biến áp có thể dễ dàng truyền một công suất cực đại. Thứ hai 2 là: mạch liên quan tới mạch dao động và bộ khuếch đại công suất từ trung bình đến lớn có thể gây méo mức độ cao. Dòng diện tần số cao bị méo dễ ghép qua tụ điện hơn cuộn cảm do tần số càng cao XC càng giảm.Copyright (c) 8/2009 by KTMT86Biến áp trong hình được dùng khi mạch yêu cầu cung cấp nguồn dc không độc lập giữa sơ cấp và thứ cấp. Giả sử rằng tất cả các cuộn dây được quấn sao cho mắc tải cũng tương tự như hai cuộn của máy biến áp , phương trình cũng có dạng tương tự : v1 = v2 (n1 + n2 )/n1 . Và R1 = [(n1 +n2)/n1)]2 R2Copyright (c) 8/2009 by KTMT87Ghép tải biến áp không lý tưởngGhép tải biến áp được tính toán trong trường hợp lý tưởng khi hệ số ghép k=1. Có nghĩa là luồng từ thông của cuộn sơ cấp móc vòng hoàn toàn qua cuộn thứ cấp . Điều này có thể đúng cho biến áp audio hoặc biến áp công suất có lõi thép lớn để tập trung luồng từ thông từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp.Khi K=1 , mối quan hệ giữa điện áp với trở kháng biến đổi tưng tự như phương trình v1 = v2 (n1 + n2 )/n1 . R1 = [(n1 +n2)/n1)]2 R2 Copyright (c) 8/2009 by KTMT88Ghép tải biến áp không lý tưởngGhép tải biến áp không lý tưởng.a) Sơ đồ biểu diễn từ thông . b) Cấu trúc vật lýCopyright (c) 8/2009 by KTMT89Ghép tải biến áp không lý tưởngĐiện cảm và ghép tải cho biến áp lõi hình xuyến làm việc như sau: Nếu lượng từ thông qua một vòng dây được tạo bởi dòng điện i(t) là m , thì từ thông tổng cộng trong cuộn cảm lõi xuyến minh hoạ như hình a là Nm . Giá trị Nm cũng đựơc xem như tổng từ thông móc vòng. Nếu lõi xuyến có đường kính ngoài là R và làm bằng vật liệu độ thẩm từ  và tiết diện đều, mật độ từ thông B là đồng đều trên toàn bộ tiết diện ngang A = r2 và bằng : B =Copyright (c) 8/2009 by KTMT90Ghép tải biến áp không lý tưởngTrong đó R>>r . Thông số lõi thép được biểu diễn như hình b. Tổng lượng từ thông qua mỗi vòng dây là BA , nên tổng lượng từ thông móc vòng của cuộn cả lõi xuyến sẽ là: Nm = NBA = NBằng cách xác định hệ số tự cảm L là tỷ số của từ thông tổng cộng móc vòng với nhau và dòng điện sinh ra từ thông đó . Do vậy: L = Hoặc : L=Copyright (c) 8/2009 by KTMT91Ghép tải biến áp không lý tưởngĐể xác định điện áp cảm ứng trong cuộn thứ cấp thông qua dòng điện i1 của cuộn sơ cấp của biến áp lõi xuyến, xuất phát từ định luật Faraday cho cuộn cảm , ta có với N vòng dây, ta có :Tổng lượng từ thông sinh ra từ i1 trong cuộn sơ cấp N1 vòng được tính:Copyright (c) 8/2009 by KTMT92Ghép tải biến áp không lý tưởngTương tự , điện áp v2 cảm ứng trong cuộn thứ cấp của máy biến ápDo hệ số ghép là :Điện áp cảm ứng của cuộn thứ cấp qua từ thông cuộn sơ cấp làCopyright (c) 8/2009 by KTMT93Ghép tải biến áp không lý tưởngThay L = Ta cóGọi hỗ cảmVậy điện áp trên cuộn thứ cấp tương đương như một điện áp tương hỗ giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấpCopyright (c) 8/2009 by KTMT94Ghép tải biến áp không lý tưởngNếu dòng điện chảy qua cuộn sơ cấp i1 = I0ejt Vậy v2 = -jMI0ejt v2 = -jMi1 Tích số M có thể xem như điện kháng tương hỗ mà điện áp đựơc cảm ứng trên cuộn dây thứ cấp tỷ lệ với dòng điện i1 qua cuộn sơ cấpCopyright (c) 8/2009 by KTMT95Ví dụ 2-7Một dòng điện hình sin 1mA , 100kHz qua một cuộn sơ cấp của máy biến áp có điện cảm cuộn sơ cấp là 1mH , của cuộn thứ cấp là 250H , hệ số ghép tải k = 0,20. Xác định điện áp cảm ứng trên cuộn thứ cấpCopyright (c) 8/2009 by KTMT96Ví dụ 2-7Một mô hình mạch cho phép chúng ta hình dung hiệu ứng hỗ cảm và điện áp thứ cấp vs , được trình bày trong hình Quan sát hình vẽ ta thấy, điện cảm tổng cộng của cuộn sơ cấp là L1 và biên độ của điện áp có chiều ngược lại so với chiều dòng điện ip qua hỗ cảm 2fM.Copyright (c) 8/2009 by KTMT97Ghép tải biến áp không lý tưởngTrong hình, một máy phát được nối với cuộn sơ cấp của máy biến áp tần số cao và vL được đo bởi một volmet RF có trở kháng cao . Nếu trở kháng của volmet đủ lớn, dòng điện rất nhỏ qua cuộn thứ cấp và điều đó thực chất không có sự tương tác ngược giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp .Copyright (c) 8/2009 by KTMT98Tuy nhiên , khi trở kháng tải ZL bên thứ cấp nhỏ thì dòng điện thứ cấp sẽ xuất hiện tuỳ thuộc điện áp cảm ứng và dòng điện này sẽ cảm ứng một bộ đếm EMF bên sơ cấp . Một phương trình tương tự được thiết lập cho điện áp thứ cấp sinh ra do dòng điện của sơ cấp duy trì một điện áp cảm ứng kích thích trong cuộn sơ cấp bằng dòng thứ cấp iS chảy trong cuộn thứ cấp. Do đó, máy phát sẽ chịu tải hiệu quả khi ZL đựơc mắc vào mạch, và số lượng tải sẽ quyết định trực tiếp đến dòng thứ cấp iS , ta có iS = vS / ZSS Copyright (c) 8/2009 by KTMT99Ghép tải biến áp không lý tưởngZSS là trở kháng nối tiếp tổng cộng của mạch thứ cấp mà iS chạy qua. Ta có: ZSS = ZL + (r2 + jL2) r2 đặc trưng cho tổn hao của cuộn thứ cấp của biến ápmô hình mạch điện tương đương cho cách mắc biến áp trong trường hợp tổng quát (không lý tưởng ) k>r1 . Cuộn sơ cấp có điện cảm phản ánh:L'p = L1 - M2/L2 Từ M2 = k2 L1 L2 ta có L'p = L1 - k 2L1L2 /L2 = L1 (1-k2) Do đó L'p = Lp (1-k2).Copyright (c) 8/2009 by KTMT108Bài 1a. Xác định hệ số phẩm chất Q và độ rộng băng tần 3 dB cho mạch điện sau có r = 5Ώ , C=300pF và L=0.344uHb. Xác định kết các giá trị f0, Q và độ rộng băng tần cho các trường hợp (1) Giá trị r gấp đôi bằng (2) r=5 Ώ nhưng C=600pF (3) r=5 Ώ , c=300pF nhưng giá trị của L gấp đôi.Copyright (c) 8/2009 by KTMT109Bài 2 R=500Ω, C=300pF và L=0.844uH được mắc song songa. Xác định Z, Q và độ rộng băng tần ở tần số cộng hưởng?b. Nếu đặt vào mạch một điện áp 10V hiệu dung tần số f0 , xác định dòng điện trong R, C và L?c. Tính tỷ số của iC so với iR ?Copyright (c) 8/2009 by KTMT110Bài 3Một cuộn dây RF có giá trị Q là 50 và điện kháng là ở 200KHz. Xác định mạch RL nối tiếp và song song tương đương có r, Ls, R, và Lp.Giải lại bài toán với Q=2.Copyright (c) 8/2009 by KTMT111Bài 4Cho mạch điện như hình với các giá trị : VCC=10V, CBC=2pF, C(tạp tán)=2pF, C=91pF, R1=2kΏ,R2 =10kΏ,RE=2.8kΏ, R3=∞,RL bỏ qua. Biến áp có k=1, L=4uH với Qu=104, np/ns=5. Xác định các giá trị sau:Tần số cộng hưởng?Hệ số khuếch đại điện áp Base-collector ở tần số cộng hưởng ?c. Hệ số khuếch đại điện áp Base- V0 ở tần số cộng hưởng ?d. Độ rộng băng tần ?e. Hệ số khuếch đại giảm bao nhiêu và độ rộng băng tần tăng bao nhiêu nếu mắc thêm một điện trở 50Ώ ở đầu ra tại V0 ?Copyright (c) 8/2009 by KTMT112Copyright (c) 8/2009 by KTMT113Bài 5 Thiết kế bộ khuếch đại RF biết P0 (Max)= 7 mW trên tải RL = ở tần số 0 = 107 rad/s và độ rộng băng tần là 106 rad/s. T1 gồm có tại 0 và k=1. Transistor có VBE = 0.7, Hãy xác định : a. R1, R2 và RE ? b. Tỉ số biến áp của T­1 để có độ rộng băng tần yêu cầu. c. Bộ khuếch đại có trở kháng đầu vào là bao nhiêu (Điện trở vào Ri và dung kháng mắc song song Xi )?Copyright (c) 8/2009 by KTMT114