Tài liệu Kỹ thuật xung

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP.HCM KHOA ÑIEÄ N TÖÛ BOÄ MOÂN VIEÃN THOÂNG  VA -VA TAÙC GIAÛ : Nguyeãn Vieä t Huøng Nguyeã n Ñình Phuù TP.HCM 2007 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com LÔØI NOÙI ÑAÀU Taøi lieäu naøy giôùi thie äu cô sôû lyù luaä n, nguyeâ n lyù hoaït ñoäng cuûa maïch xung nhaèm phuïc vuï cho moân hoïc kyõ thuaä t xung 2 tín chæ chuyeân ngaø nh ñieän töû vieãn thoâng, taø i lieäu ñöôïc chia ra laøm 6 chöông: Chöông 1 giôùi thieä u veà caùc daïng soùng, caùc haøm cô baûn thöôøng duøng trong ló nh vöïc ñieä n, ñieän töû goàm caùc cô baûn nhö haøm böôùc, haøm xung, haøm doác, haøm muõ, haøm sin, haøm cos vaø caùc daïng soùng toå hôïp. Chöông 2 trình baø y caùc maïch bieán ñoåi tín hieäu baèng maïch RC, RL vaø RLC duøng phöông phaùp toaùn töû Laplace – chöông naøy laøm neàn taûng cho caùc chöông sau vaø caùc maïch ñieän töû öùng duï ng. Chöông 3 trình baøy caùc kyõ thuaät chuyeån maïch ôû cheá ñoä quaù ñoä vaø xaùc ñònh cuûa caùc linh kieän M caùch caûi thieän HC ñieän töû nhö diode, diode zener, transistor laøm aûnh höôûng ñeán daïng soùng biTeánP.ñoå i vaø huat ñeå daïng soùng toát hôn. Ky t u ph am S maïc h xeù n noái tieá p, maïch xeùn song song, xeùn Chöông 4 trình baø y caùc maïch xeùn tín hieäuggoàDmHcoù n Truo aâm, xeùn döông, xeùn 2 möùc ñoäc laäp, maï enc h© xeùn thöïc teá vaø maïc h xeù n duøng transistor. uy an q B Chöông 5 trình baø y maïch keïp hay coøn goïi laø maïch dôøi tín hieä u, ñaëc bieä t quan troïng laø caùc maïch keï p vôùi taûi laø ñieän dung, taûi laø cuoä n daây. Chöông 6 trình baøy maïch dao ñoäng ña haøi, maï ch ñôn oån duø ng op-amp, duøng IC chuyeân duøng 555, maïch dao ñoäng duøng vi maïch soá, maïch Schmitt trigger vaø maïch dao ñoäng ña haøi duøng caùc linh kieä n coù vuøng ñieän trôû aâm. Do chæ trình baøy nhöõng phaàn cô baûn neân chaéc chaén seõ coøn nhieà u thieáu soù t – raá t mong moïi ñoùng goùp xaâ y döïng cuûa caùc baïn - xin haõ y gôûi veà theo ñòa chæ [email protected] - xin chaân thaønh caûm ôn. Nhoùm bieân soaïn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com MUÏC LUÏC LÔØI NOÙI ÑAÀU CHÖÔNG 1: I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. CAÙC DAÏNG SOÙNG TÍN HIEÄU 1 GIÔÙI THIEÄU DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION) HAØM DOÁ C (RAMP FUNCTION) DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ DAÏ NG SOÙ NG HAØM SIN CAÙ C DAÏ NG SOÙNG TOÅ HÔÏ P CAÙ C PHAÀN TÖÛ TRONG CAÙ C DAÏ NG SOÙ NG BAØI TAÄP 3 5 6 8 11 15 19 24 27 CHÖÔNG 2. BIEÁN ÑOÅI DAÏNG SOÙNG BAÈNG MAÏCH RC, RL M VAØ RLC P. HC I. II. III. IV. V. VI. VII. uat T PHAÂN TÍCH SOÙ NG VUOÂNG h Ky t m a h MAÏCH RC Su p H D MAÏCH RC VÔÙ I TÍNH HIEÄ U VAØO LAØ HAØMuBÖÔÙ 1. ong C TrM XUNG © n MAÏCH RC VÔÙ I TÍNH HIEÄ U VAØ O LAØ HAØ 2. ye n qu a B MAÏCH LOÏ C TAÀ N SOÁ THAÁP – MAÏ CH VI PHAÂN MAÏCH LOÏC TAÀN SOÁ THAÁP 1. MAÏCH VI PHAÂ N 2. MAÏCH LOÏ C TAÀ N SOÁ CAO – MAÏ CH TÍCH PHAÂN MAÏCH LOÏC TAÀN SOÁ CAO 1. MAÏCH TÍCH PHAÂ N 2. CAÙ C DAÏ NG MAÏ CH DUØ NG RL MAÏCH VI PHAÂ N – TÍCH PHAÂ N DUØ NG OP-AMP MAÏCH VI PHAÂ N 1. MAÏCH TÍCH PHAÂ N 2. PHÖÔNG PHAÙ P TOAÙ N TÖÛ 1. PHEÙP BIEÁ N ÑOÅI THUAÄ N LAPLACE 2. PHAÂN TÍCH MAÏCH BIEÁ N ÑOÅI TÍN HIEÄ U RC DUØ NG BIEÁ N ÑOÅI LAPLACE a. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m böôùc b. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m xung vuoâ ng Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m muõ: c. d. Maï ch RC vôùi tín hieäu vaø o laø haø m doác PHAÂN TÍCH MAÏCH BIEÁ N ÑOÅI TÍN HIEÄ U RL DUØ NG BIEÁ N ÑOÅ I LAPLACE 3. a. Maï ch RL vôùi tín hieäu vaø o laø haøm böôùc Maï ch RL vôùi tín hieäu vaø o laø haøm xung vuoân g b. VIII. MAÏCH PHAÂ N AÙP Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 29 31 31 31 33 36 36 37 38 38 39 40 40 40 41 42 42 43 43 44 46 48 49 49 51 52 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com IX. X. MAÏCH RLC BAØI TAÄP CHÖÔNG 3. 54 57 CHUYEÅN MAÏCH ÑIEÄN TÖÛ 59 I. ÔÛ CHEÁ ÑOÄ XAÙ C LAÄP 1. DIODE DUØNG NHÖ MOÄT CHUYEÅ N MAÏCH Phaâ n cöïc thuaän diode vaø ñieän aù p ngöôõng a. b. Ñieä n trôû ac trong dio de Maï ch töông ñöông c. d. Diode khi phaâ n cöï c ngöôïc DIODE ZENER 2. a. Khi phaân cöïc thuaä n diode zener b. Khi phaân cöïc ngöôï c diode zener Caù c thoâ ng soá laø m vieäc cuûa Zener c. d. Maï ch töông ñöông cuûa Zener CAÙC DAÏNG DIODE THOÂNG DUÏ NG KHAÙC 3. M . HC P T a. Diode phaùt quang LED uat y th K Diode Schottky b. am u ph S 4. TRANSISTOR 2 MOÁI NOÂÍ H D uong r T a. Transis tor BJT © yen Khi TransistorBahoaï b. n tquñoäng khueá ch ñaïi c. Khi Transistor hoaït ñoäng ôû cheá ñoä chuyeån maïc h Khi Transistor hoaït ñoäng ôû cheá ñoä chuyeån maïc h d. e. Caù c thoâ ng soá laø m vieäc cuûa Transistor 60 61 61 62 63 64 65 65 65 65 66 66 66 67 67 68 68 69 71 72 II. ÔÛ CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ 1. CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ CUÛA DIO DE BAÙN DAÃ N PN Xeù t traï ng thaùi chuyeå n maïch a. b. Caû i thieä n toá c ñoä CHEÁ ÑOÄ QUAÙ ÑOÄ CUÛA TRANSISTOR 2. a. Xeù t traï ng thaùi chuyeå n maïch b. Caû i thieä n daïng soùng ra 74 74 74 75 76 76 77 CHÖÔNG 4. I. II. MAÏC H XEÙN GIÔÙI THIEÄU MAÏCH XEÙ N MAÏCH XEÙN NOÁI TIEÁ P 1. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉT LEÂ N 2. 3. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉ T XUOÁ NG 4. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁ NG 5. 6. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ AÂM – DÔØI NGÖÔÕ NG CAÉT LEÂN 7. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 79 83 83 83 85 87 88 90 92 94 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 8. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ AÂM – DÔØI NGÖÔÕNG CAÉT XUOÁNG 9. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA NHOÛ HÔN NÖÕ A BAÙN KYØ AÂM – DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂN 10. MAÏCH XEÙ N NOÁI TIEÁP – TÍN HIEÄU RA LÔÙ N HÔN NÖÕ A BAÙ N KYØ AÂM – DÔØI TÍN HIEÄU XUOÁNG III. MAÏCH XEÙN SONG SONG 1. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ AÂ M 2. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM – DÔØ I MAËT CAÉT XUOÁNG MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ AÂM – DÔØ I MAËT CAÉT LEÂ N 3. 4. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ AÂM – DÔØ I TÍN HIEÄ U XUOÁ NG MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ AÂM – DÔØ I TÍN HIEÄ U LEÂ N 5. 6. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA BAÈ NG NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG 7. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØI MAËT CAÉT LEÂ N MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØ I MAËT CAÉ T XUOÁ NG 8. 9. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA LÔÙ N HÔN NÖÕA BAÙN KYØ DÖÔNG – DÔØ I TÍN HIEÄ U LEÂ N 10. MAÏCH XEÙ N SONG SONG – TÍN HIEÄ U RA NHOÛ HÔN NÖÕA BAÙ N KYØ DÖÔNG – DÔØ I TÍN HIEÄ U XUOÁ NG IV. MAÏCH XEÙN VÔÙI DIODE THÖÏ C TEÁ M 1. Ñieä n aù p V . HC P T uat 2. Ñieä n trôû rd y th K am unph 3. Khaûo saùt aû nh höôû ng cuû a ñieän dungH lieâ cöïc Cd S D uong V. MAÏCH XEÙN DUØ NG TRANSISTOR r T © uyenT DUØ NG TRANSISTOR qPHAÙ VI. MAÏCH XEÙN GHEÙ P CÖÏaC n B VII. MAÏCH XEÙ N DUØ NG OP – AMP 1. MAÏCH NAÉ N CHÍNH XAÙC – XEM NHÖ DIO DE LYÙ TÖOÛ NG MAÏCH NAÉ N CHÍNH XAÙC COÙ NGUOÀ N DC 2. VIII. MAÏCH XEÙN 2 MÖÙ C ÑOÄC LAÄP IX. BAØI TAÄP CHÖÔNG 5. I. II. III. IV. V. MAÏCH KEÏP – MAÏC H GIAO HOAÙN 95 96 98 99 99 100 101 101 101 102 103 104 104 104 109 109 109 111 112 112 113 113 114 114 117 119 MAÏCH KEÏP 121 1. 121 MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP VM 122 MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP NHOÛ HÔN VM 2. 3. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP LÔÙ N HÔN VM 124 126 MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP VM 4. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U LEÂ N MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP NHOÛ HÔN VM 5. 128 130 6. MAÏCH DÔØI TÍN HIEÄ U XUOÁNG MOÄT LÖÔÏ NG ÑIEÄ N AÙP LÔÙ N HÔN VM MAÏCH KEÏP DUØ NG DIODE XEÙT AÛ NH HÖÔÛ NG ÑIEÄN TRÔÛ DIODE VAØ ÑIEÄN TRÔÛ NGUOÀ N 132 XEÙT AÛ NH HÖÔÛ NG ÑEÁ N DAÏ NG SOÙ NG RA 132 1. 2. ÑÒNH LYÙ MAÏCH KEÏP 133 MAÏCH KEÏP ÔÛ CÖÏ C NEÀ N CUÛ A BJT 133 CHUYEÅ N MAÏ CH C-E VÔÙI TAÛI LAØ ÑIEÄ N DUNG 135 CHUYEÅ N MAÏ CH C-C VÔÙI TAÛI LAØ ÑIEÄN DUNG 137 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com VI. VII. CHUYEÅ N MAÏ CH C-E VÔÙI TAÛI LAØ CUOÄN DAÂY BAØI TAÄP CHÖÔNG 6. I. II. III. IV. V. VI. MAÏC H ÑA HAØI GIÔÙI THIEÄU CAÙ C MAÏ CH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG OP-AMP NHAÉ C LAÏ I MAÏC H SO SAÙ NH 2. MAÏCH SO SAÙ NH ÑIEÄ N AÙP VÔÙI ÑIEÄN AÙP 0V 3. MAÏCH SCHMITT TRIGGER ÑAÛO – ÑOÁI XÖÙNG 4. MAÏCH SCHMITT TRIGGER KHOÂ NG ÑAÛ O – ÑOÁI XÖÙ NG 5. MAÏCH DAO ÑOÄ NG BAÁT OÅ N DUØ NG OP-AMP 6. MAÏCH ÑÔN OÅ N DUØNG OP-AMP 7. MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG VI MAÏ CH 555 CAÁU TRUÙC VI MAÏ CH 555 1. MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ NG VI MAÏC H 555 2. M MAÏCH ÑÔN OÅ N DUØNG VI MAÏ CH 555 3. . HC P T uat MAÏCH ÑA HAØI DUØ NG VI MAÏ CH SOÁ y th K am CAÙC VI MAÏCH TRIGGER SCHMITT 1. u ph S H D MAÏCH ÑÔN OÅ N 2. uong r T © C H COÅNG NOT COÙ TRIGGER SCHMITT nMAÏ MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ NuGyVI 3. q e n a B NG TRANSISTOR MAÏCH DAO ÑOÄ NG DUØ MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØ I DUØ NG TRANSISTOR 1. MAÏCH ÑÔN OÅ N GHEÙP CÖÏC THU DUØ NG TRANSISTOR 2. MAÏCH ÑÔN OÅ N GHEÙP CÖÏC PHAÙT DUØ NG TRANSISTOR 3. MAÏCH TRIGGER SCHMITT 4. MAÏCH DAO ÑOÄ NG ÑA HAØI DUØ NG CAÙ C LINH KIEÄN COÙ VUØ NG ÑIEÄ N TRÔÛ AÂM DIODE TUNNEL 1. UJT – TRANSISTOR ÑÔN NOÁ I 2. DIODE 4 LÔÙP 3. ÖÙ NG DUÏNG CUÛA CAÙC LINH KIEÄN COÙ VUØ NG ÑIEÄ N TRÔÛ AÂM ÑEÅ TAÏO MAÏCH DAO ÑOÄNG ÑA HAØI 4. Taøi lieäu tham khaûo . Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 139 143 147 148 149 149 149 150 152 154 157 162 162 163 166 168 168 169 170 171 171 173 176 177 178 178 179 180 180 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Daïng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C M . HC P T HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION) t thua y K HAØM DOÁC (RAMP FUNCTION) am u ph S H D DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ uong r T DAÏ NG SOÙ NG HAØM SIN n© quye n a BP CAÙ C DAÏ NG SOÙNG TOÅ HÔÏ CAÙ C PHAÀN TÖÛ TRONG CAÙ C DAÏNG SOÙNG BAØI TAÄP Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù LIEÄT KEÂ CAÙC HÌNH Hình 1-1. Daïng soù ng tín hieäu ñieä n aù p dc. Hình 1-2. Daï ng soù ng tín hieäu haøm böôùc. Hình 1-3. Daï ng soù ng tín hieäu sin. Hình 1-4. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung. Hình 1-5. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöù ng. Hình 1-6. Daï ng soù ng tín hieäu haøm muõ . Hình 1-7. Daïng soù ng tín hieäu xung raê ng cöa. Hình 1-8. Daï ng soù ng tín hieäu xung tam giaùc. Hình 1-9. Daï ng soù ng tín hieäu haøm sin giaûm theo haøm muõ. Hình 1-10. Haøm böôùc vôùi bieâ n ñoä vaø thôøi gian treå khaùc nhau. Hình 1-11. Daïng soùng ví duï 1-1. M . HC P T at (a) daï ng soù ng haøm doác. (b) daïng soù ng haømKydoáthcutoång quaùt . am u ph S H Daïng soù ng ví duï 1-3. D uong r T n© Sô ñoà maïch vaø daï qunyge soù ng ví duï 1-4. n a B Daïng soù ng haøm muõ . Hình 1-12. Daïng soù ng ví duï 1-2. Hình 1-13. Hình 1-14. Hình 1-15. Hình 1-16. Hình 1-17. Daïng soùng haøm muõ vôù i caù c giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng khaù c nhau. Hình 1-18. Daïng soù ng haøm muõ vôù i caùc giaù trò TS khaùc nhau. Hình 1-19. Daïng soù ng ví duï 1-5. Hình 1-20. Moät phaàn daïng soùng tín hieäu haøm sin. Hình 1-21. Caù c daïng soùng sin bò dòch sang traù i hoaëc sang phaûi. Hình 1-22. Daï ng soù ng toå hôï p – hay daï ng soù ng haøm muõ taê ng Hình 1-23. Daï ng soù ng haøm toå hôï p cuû a 2 haøm muõ vaø haøm doác. Hình 1-24. Daï ng soù ng haøm sin giaûm. Hình 1-25. Daï ng soù ng haøm toå hôï p. Hình 1-26. Daï ng soù ng vuoâng. Hình 1-27. Daïng soùng xaù c ñònh giaù trò ñænh – ñænh vaø giaù trò ñænh. Hình 1-28. Giaù trò trung bình cuû a moä t vaø i tín hieä u tuaàn hoaøn. Hình 1-29. Hình cho ví duï 1-13. 2 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng I. GIÔÙI THIEÄU: Chuùng ta thöôøng gaëp moät tín hieäu nhö laø doøng ñieä n i(t) hoaëc ñieän aùp v(t). Söï thay ñoåi theo thôøi gian cuûa tín hieäu ñöôïc goïi laø daïng soùng (waveform). Daïng soùng veõ ôû hình 1-1 khoâng thay ñoåi theo thôøi gian vaø ñöôïc goïi laø tín hieäu dc. Töø vieát taét dc töôïng tröng cho doøng ñieän coù höôùng (direct current), daïng bieåu thöùc toaùn hoïc cho doøng ñieän dc i(t) vaø ñieän aùp dc v(t) nhö sau: vt   VO   vôùi    t   it   I o  (1-1) M P. HC uat T h Ky t m a h u ñieä n aù p dc. Hình 1-1. Daïng soù ng Stín u phieä H D g uongiöõ Khoâng coù moät tín hieäu vaät lyù naø o rmaø nguyeân giaù trò maõi theo thôøi gian, tuy nhieân noù coù T © n e y u q theå gaàn ñuùng ñoái vôùi tín hieä Bauntaïo ra bôûi moät thieát ñoù laø nguoàn pin. Tín hieäu haøm böôùc: Hình 1-2. Daï ng soù ng tín hieäu haøm böôùc. Tín hieäu haøm sin: Hình 1-3. Daï ng soù ng tín hieäu sin. Tín hieäu haøm xung: 3 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-4. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung. Tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöùn g: Hình 1-5. Daï ng soù ng tín hieäu haøm xung vuoâng ñoái xöù ng. u DH S g n ruo K pham M P. HC uat T Tín hieäu haøm muõ: y th ©T yen u q an B Hình 1-6. Daï ng soù ng tín hieäu haøm muõ . Tín hieäu xung raêng cöa: Hình 1-7. Daïng soù ng tín hieäu xung raê ng cöa. Tín hieäu xung tam giaùc: Hình 1-8. Daï ng soù ng tín hieäu xung tam giaùc. Tín hieäu haøm sin giaûm: 4 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng Hình 1-9. Daï ng soù ng tín hieäu haøm sin giaûm theo haøm muõ. II. DAÏ NG SOÙ NG HAØM BÖÔÙ C: Tín hieäu cô baûn nhaát laø daïng soùng haøm böôùc. Haøm böôùc toån g quaùt ñöôïc thieát laäp döïa vaøo haøm böôùc ñôn vò ñöôïc ñònh nghóa nhö sau: khi t0 0 (1-2) u t    khi t 0 1 M . HC t TP Theo toaùn hoïc thì haøm u(t) Daïng soùng cuûa haøm böôùc baèng 0 khi t aâm vaø baèng 1 khi ht udöông. a Ky t khoâng lieân tuïc taïi t = 0. m a h Su p H D ng böôùc nhö vaäy, bôûi caùc ñaïi löôïng bieán ñoåi cuûa tín hieäu Thöïc ra khoâng theå naøo taïo ra moät rhaø m T uo © n e nhaûy töø moät giaù trò naøy sang giaù trò khaùc taïi thôøi ñieåm t = 0. nhö doøng ñieän vaø ñieän aùp khoâqnugytheå an B Tuy nhieâ n chuùng ta coù theå taïo ra moät haøm gaàn ñuùng vôùi haøm böôùc vôùi yeâu caàu laø thôøi gian chuyeån maïch phaûi ngaén khi so saùnh vôùi caùc thoâng soá thôøi gian ñaùp öùng khaùc trong maïch ñieän. Caùc haøm böôùc gaàn ñuùng naøy thöôøng xuaát hieän trong cuoäc soáng haèng ngaøy nhö chuùng ta taét / môû caùc thieát bò nhö ti vi, radio, ñeøn ñieän,… Haøm böôùc ñôn vò laø moät haøm tín hieäu ña naêng ñöôïc duøng ñeå thieát laäp nhieàu daïng soùn g tín hieäu khaùc. Neáu nhaân haøm u(t) vôùi moät haèng soá VA, seõ taïo ra moät haøm khaùc: khi t0 0 V A u t    khi t0 V A (1-3) Neáu thay theá t baèng t  TS  seõ taïo ra haøm V Au t  TS  : 0 V A u t  TS    V A khi khi t  TS t  TS (1-4) Trong ñoù VA laø bieân ñoä cuûa haøm böôùc vaø TS laø khoaûng thôøi gian treå . Haèn g soá VA vaø thôøi gian treå coù theå coù caùc giaù trò aâm, döông vaø baèng 0. Caùc daïng soùng ñöôïc trình baøy nhö hình 1-3: aûnh höôûng cuûa vieäc thay ñoåi bieân ñoä vaø thôøi gian treå ñoái vôùi daïng soùng haøm böôùc ñôn vò: 5 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-10. Haøm böôùc vôùi bieâ n ñoä vaø thôøi gian treå khaùc nhau. Ví duï 1-1: Haõy tìm daïn g soùng cuûa tín hieäu coù daïng soùng nhö hình 1-11(a) theo daïng soùn g cuûa caùc haøm böôùc. M . HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Hình 1-11. Daïng soùng ví duï 1-1. Giaûi: Bieân ñoä cuûa xung nhaûy leâ n giaù trò 3 V taïi t = 1s, do ñoù 3u(t-1) laø moät haøm cuûa daïng soùng. Xung veà giaù trò 0 V taïi t = 3 s, do ñoù moät haøm böôùc thöù 2 coù bieân ñoä baèn g nhau nhöng giaù trò aâm vaø nhaûy taïi t = 3s ñoù chính laø haøm -3u(t-3). Coäng 2 haøm môùi vöøa tìm ta ñöôïc phöông trình cuûa daïng soùng caàn tìm: v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). Hình veõ 1-11(b) trình baøy caùch keát hôï p 2 haøm böôùc ñeå taïo ra moät haøm xung chöõ nhaät. III. HAØM XUNG (IMPULSE FUNCTION): 6 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng Daïng phöông trình toå ng quaùt cuûa daïng soùng cho trong ví duï 1-1 ñöôïc vieát nhö sau: v(t)  VA [u(t - T1 ) - u(t - T2 )] (1-5) Phöông trình naøy coù daïn g soùng laø xung chöõ nhaät coù bieân ñoä laø VA trong khoaûng thôøi gian töø T1 ñeán T2. Caùc daïng soùng cuûa caùc chuoãi xung vaø xung vuoâng coù theå taïo ra bôûi caùc chuoãi xung naøy. Caùc xung môû (ON) ôû thôøi ñieåm T1 vaø ñoùng (OFF) ôû thôøi ñieåm T2 sau ñoù ñöôïc goïi laø caùc xung gaùc coång bôûi vì noù ñöôïc duøng ñeå noái vôùi caùc chuyeån maïch ñieän töû ñeå cho pheùp hoaëc caám söï löu thoâng cuûa caùc tín hieäu khaùc. Moät xung chieám moät dieä n tích laø 1 ñôn vò hoäi tuï taïi t = 0 ñöôïc vieát theo caùc thaønh phaàn cuûa haøm böôùc nhö sau: v(t)  1   T   T   u t    u t   T   2  2  (1-6) Bieân ñoä cuûa haøm (1-5) baèng 0 taïi caùc giaù trò cuûa t ngoaïi tröø khoaûng –T/2 < t < T/2 thì bieân ñoä cuûa noù baèng 1/T. Dieän tích naèm döôùi xung coù giaù trò baèng 1 bôûi vì phaàn töû bieân ñoä tæ leä nghòch vôùi khoaûng thôøi gian. Nhö hình veõ 1-12(a), thì xung trôû neâ n heï p hôn vaø cao hôn neáu nhö T giaûm nhöng vaãn giöõ nguyeân dieä n tích baèng 1. Theo giôùi haïn, khi T daàn veà 0 thì phaàn töû bieân ñoä ñaït ñeán giaù trò khoâng xaùc ñònh nhöng dieän tích cuûa noù vaãn baèng 1. Haøm coù ñöôïc naèm trong giôùi haïn ñöôïc goïi laø HCM . P aT haøm xung (t) ñöôïc trình baøy ôû haøm xung ñôn vò Unit impulse, ñöôïc kyù hieä u laø (t). Daïng soùng cuû huat t y K n ñoä xung lôùn nhöng thôøi gian toàn taïi hình 1-12(b). Xung naøy laø moät kieåu xung lyù töôûng vôùaimbieâ ph u S xung ngaén . H ng D o u r n ©: T Ñònh nghóa haøm xung ñôn uvòyelaø q Ban (t) = 0 khi t  0 vaø ( khoâng xaùc ñònh taïi t = 0) t   x dx   u(t) (1-7)  Ñieàu kieän ñaàu noùi leân raèng xung seõ baèng 0 vôùi taát caû caùc giaù trò cuûa t ngoaïi tröø t baèng 0. Ñieàu kieän thöù hai gôïi yù raèng haøm xung ñôn vò laø ñaïo haøm cuûa haøm böôùc ñôn vò. du(t)  x   (1-8) dt Haøm böôùc coù theå thay ñoåi bieân ñoä vôùi heä soá tæ leä K nhö sau: vt   k x  Ví duï 1-2: Haõy tính toaùn veõ daïng soùng cuûa haøm (t) vôùi haøm xung ñöôïc cho trong hình 112(a). 7 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Hình 1-12. Daïng soù ng ví duï 1-2. Giaûi: Trong ví duï 1-1, phöông trình cuûa daïng soùng coù daïng: v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). K pham M P. HC uat T y th u DHcoùStheå vieát nhö sau: g Duøng tính chaát ñaïo haøm cuûa haøm böôù c , ta n uo © Tr n e y qudöông taïi t = 1 s vaø moät xung aâm taïi t = 3 s ñöôïc trình baøy nhö hình Daïng soùng goàm moät xung Ban veõ 1-12(b). Bieân ñoä cuûa haøm v(t) laø V (volt) vaø bieân ñoä cuûa dv(t) /dt laø V/s. dv(t)  3 t - 1  3 t - 3 dt IV. HAØM DOÁC (RAMP FUNCTION): Haøm doác ñôn vò ñöôïc xaùc ñònh baèng tích phaân cuûa haøm böôùc: t r(t)   u x d x   tu t  (1-9)  Daïng soùng cuûa haøm böôùc ñôn vò r(t) ôû hình veõ 1-6a seõ baèng 0 khi t < 0 vaø baèn g t khi t > 0, ñoä doác cuûa haøm baèng 1. Daïng soùng cuûa haøm doác treâ n ñöôïc trình baøy ôû hình 1-6a Haøm doác coù theå ñöôïc keùo giaûn veà bieân ñoä vôùi heä soá tæ leä K vaø ñöôïc kyù hieäu nhö sau: v(t) = Kr(t), trong ñoù phaàn töû tyû leä coù ñôn vò laø V/s vaø chính laø ñoä doác cuûa haøm böôùc. Daïng soùng toång quaùt cuûa haøm böôùc ñöôïc veõ ôû hình 1-6b vôùi phöông trình cuûa haøm laø: khi t  TS 0 v(t)  kr t  TS    (1-10) khi t  TS k t  TS  Baèng caùch coäng caùc haøm doác coù theå taïo ra caùc daïng soùng xung tam giaùc vaø xung raêng cöa nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn giôùi thieäu caùc daïng soùng. 8 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng u DH S g n ruo K pham M P. HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 1-13. (a) daï ng soù ng haøm doác. (b) daïng soù ng haøm doá c toång quaùt .  Caùc haøm ñôn cöïc: Haøm xung ñôn vò, haøm böôùc ñôn vò vaø haøm doác ñôn vò taïo thaønh moät boä 3 caùc tín hieäu coù lieân quan vaø chuùng ñöôïc xem nhö laø caùc haøm ñôn cöïc, coù moái lieân heä theo daïng tích phaân nhö sau: t  u t      x d x      t r(t)  u x d x      (1-11) Hoaëc quan heä theo daïng ñaïo haøm nhö sau: du t      t   dt  dr u(t)  t   dt (1-12) Caùc tín hieäu naøy ñöôïc duøng ñeå taïo ra caùc daïng soùng tín hieäu khaùc vaø duøng ñeå kieåm tra caùc heä thoáng tuyeán tính ñeå bieát caùc ñaëc tính ñaùp öùng cuûa chuùng. 9 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ví duï 1-3: Haõy tính tích phaân cuûa haøm xung vôùi daïng soùng ñaõ cho ôû hình 1-14(a). Hình 1-14. Daïng soù ng ví duï 1-3. M . HC P T Giaûi: huat Kyt tlaïi: Theo ví duï 1-1 thì phöông trình cuûa daïng soùn g ñöôïacmvieá h Su p H D v(t)  3u(t - 1) - 3u(t o- n3). g Tru © n uyaehaøm böôùc thì: Duøng tính chaát tích phaâ n qcuû Ban khi t0 0 t   v x dx   3r t  1  3r t  3  3t  1 khi 1  t  3  khi 3t 0 Ví duï 1-4: Hình 1-15(a), trình baøy moät switch ñieän töû lyù töôûng vôùi haøm tín hieäu ngoõ vaøo cuûa switch laø v IN (t)  2r t  vôùi heä soá K = 2 V/s coù daïng soùng nhö hình 1-15(c). Haõy tìm ngoõ ra v0(t) cuûa switch khi haøm ñieàu khieån cöïc G cuûa switch ñöôïc cho ôû hình 1-15(b). 10 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng u DH S g n ruo K pham M P. HC uat T y th ©T yen u q an 1-15. Sô ñoà maïch vaø daï ng soù ng ví duï 1-4. BHình Giaûi: Daïng soùng ñieàu khieån cöïc G theo hình 1-15(b) seõ coù phöông trình laø: v(t)  3u(t - 1) - 3u(t - 3). Haøm naøy seõ môû coång taïi thôøi ñieåm t = 1 s vaø ñoùng coång taïi thôøi ñieåm t = 3 s. Do ñoù haøm ngoõ ra cuûa switch coù daïng: 0  v O (t)  2t 0  khi khi khi t0 0t3 3t Chæ moät phaàn tín hieäu ôû ngoõ vaøo naèm trong khoaûng thôøi gian môû coång xuaát hieän taïi ngoõ ra. Hình 1-15(d) trình baøy caùc daïng soùng ngoõ ra. V. DAÏ NG SOÙ NG HAØM MUÕ : Haøm muõ laø haøm böôùc maø bieân ñoä cuûa noù giaûm veà 0. Phöông trình haøm muõ coù daïng nhö sau:   Tt  v(t)  V A e C u t    (1-13) 11 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Daïng soùng cuûa haøm muõ ñöôïc veõ ôû hình 1-16. Hai thoâng soá ñeå thieát laäp haøm muõ laø bieân ñoä VA (ñôn vò laø volt: V) vaø haèng soá thôøi gian Tc (ñôn vò laø giaây s). Neá u haøm muõ ñöôïc vieát cho doøng ñieän thì bieân ñoä laø doøng ñieän laø IA vaø ñôn vò cuûa noù laø amperes (A). Hình 1-16. Daïng soù ng haøm muõ . Hình 1-17, trình baøy caùc daïng soùng haøm muõ vôùi giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng thay ñoåi. u DH S g n ruo K pham M P. HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 1-17. Daïng soùng haøm muõ vôù i caù c giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng khaù c nhau. CAÙC TÍNH CHAÁT CUÛA HAØM MUÕ: Tính chaát giaûm: Moâ taû toác ñoä giaûm cuûa tín hieäu haøm muõ. Khi t > 0 daïng soùng haøm muõ coù theå vieát nhö sau:  v(t)  V A e t TC (1-14) Haøm böôùc coù theå boû qua trong bieå u thöùc cuûa haøm muõ vì t > 0. Taïi thôøi ñieåm t + t, ta coù :  v(t  t)  V A e t  t  TC   VA  e t TC  e t TC (1-15) Thieát laäp tæ soá cuûa 2 haøm: 12 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông Daïng soùand ng tín hieäuUnregistered . Simpo PDF1.Merge Split Version - http://www.simpopdf.comSPKT – Nguyeã n Vieät Huø ng  t TC v(t  t) V A  e  e  t  v(t) TC VA  e  t TC  e t TC (1-16) Tæ soá giaûm khoâng phuï thuoäc vaøo bieân ñoä V A vaø thôøi gian t. Vôùi khoaûng thôøi gian t coá ñònh, tæ leä giaûm chæ phuï thuoâïc vaøo thôøi haèng coá ñònh Tc. Ñeå tìm ñoä doác cuûa phöông trình haøm muõ ( vôùi t > 0) ta laáy ñaïo haøm theo t cuûa phöông trình (1-14) ta ñöôïc: t  VA dv(t) v(t)   e TC   dt TC TC (1-17) Tính chaát ñoä doá c: Xaùc ñònh toác ñoä thay ñoåi cuûa daïng soùng haøm muõ tæ leä nghòch vôùi thôøi haèng Tc. Vôùi giaù trò thôøi haèng Tc nhoû thì haøm muõ coù ñoä doác lôùn vaø thôøi gian suy giaûm nhanh, vôùi thôøi haèng Tc lôùn thì haøm muõ coù ñoä doác laøi vaø thôøi gian suy giaûm daøi. M . HC P T Phöông trình 1-15 coù theå vieát laïi nhö sau: uat y th K am dv(t) v t  u ph S H D  0 (1-18) uong r TC dt T n© quye n a B dv v Khi v(t) laø haøm muõ coù daïng nhö phöông trình (1-12) thì   0 - ñaây laø phöông trình vi dt TC phaân caáp 1 vaø nghieäm cuûa noù laø phöông trình haøm muõ. Haøm muõ vôùi thôøi gian bò dòch chuyeå n: Baèng caùch thay theá t trong phöông trình (1-13) baèng (t – TS ). Khi ñoù phöông trình toång quaùt cuûa haøm muõ ñöôïc vieát nhö sau: t TS   v(t)  V A e TC   u t  TS   (1-19) Trong ñoù TS laø thoâng soá thôøi gian dòch chuyeån. Hình 1-18 trình baøy caùc daïng soùng haøm muõ vôùi cuøng giaù trò bieân ñoä vaø thôøi haèng nhöng TS khaùc nhau. Thôøi gian dòch chuyeån TS laøm dòch chuyeån daïng soùng cuûa haøm muõ sang traùi hoaëc sang phaûi tuøy thuoäc vaøo giaù trò TS aâm hay döông. 13 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Chöông 1. Daï ng soùng tín hieäu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SPKT – Nguyeã n Ñình Phuù M . HC P T T khaù c nhau. Hình 1-18. Daïng soù ng haøm muõ vôù i caùc giaù trò huat S t y K ph2am  Chuù yù: phaàn töû t – TS phaûi xuaát hieän trong caû phöông trình haøm muõ vaø haøm böôùc nhö ñaõ u S DH g n trình baøy trong phöông trình©(1-19). Truo n e y qu Ban Ví duï 1-5: Hình 1-19 trình baøy maøn hình dao ñoäng kyù ñang ño moät phaàn daïng soùng cuûa haøm muõ. Trong hình veõ: truïc ñöùng laø truïc bieân ñoä vôùi ñoä phaân giaûi laø 2V/1 oâ chia, truïc ngang laø truïc thôøi gian laø 1ms/ 1 oâ chia. Haõy tìm thôøi haèng Tc cuûa haøm muõ. Hình 1-19. Daïng soù ng ví duï 1-5. Giaûi : Vôùi t > 0 thì phöông trình toång quaùt cuûa haøm muõ ôû phöông trình 1-19 ñöôïc vieát laïi:  v(t)  V A e t TS TC 14 Kyõ thuaä t xung. Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn