Tính toán, thiết kế và lắp ráp thí nghiệm các mạch tạo sóng xung vuông, tam giác, sin
Máy tạo hàm là một công cụ không thể thiếu để kiểm tra và sữa chữa các thiết bị điện tử cũng như được áp dụng trong phòng thực hành điện tử. Nó là một trong những thiết bị đo. Không có máy tạo sóng, ta hoàn toàn phụ thuộc vào các tín hiệu do các thiết bị cần thử gây ra, và bị hạn chế chỉ ở các tín hiệu không rõ. Có nghĩa là không kiểm tra được tần số, biên độ, dạng hoặc độ điều biến của tín hiệu và không có cách gì để đưa tín......
tÝnh to¸n, thiÕt kÕ vµ l¾p r¸p market thÝ nghiÖm c¸c m¹ch t¹o sãng
xung vu«ng,tam gi¸c, sin.
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi:
M¸y t¹o hµm lµ mét c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®Ó kiÓm tra vµ s÷a ch÷a
c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö còng nh ®îc ¸p dông trong phßng thùc hµnh ®iÖn tö. Nã
lµ mét trong nh÷ng thiÕt bÞ ®o. Kh«ng cã m¸y t¹o sãng, ta hoµn toµn phô
thuéc vµo c¸c tÝn hiÖu do c¸c thiÕt bÞ cÇn thö g©y ra, vµ bÞ h¹n chÕ chØ ë
c¸c tÝn hiÖu kh«ng râ. Cã nghÜa lµ kh«ng kiÓm tra ®îc tÇn sè, biªn ®é,
d¹ng hoÆc ®é ®iÒu biÕn cña tÝn hiÖu vµ kh«ng cã c¸ch g× ®Ó ®a tÝn hiÖu
vµo m¹ch hoÆc thiÕt bÞ ®ang thö hoÆc s÷a ch÷a. Víi m¸y t¹o sãng cho phÐp
chóng ta t¹o ra c¸c tÝn hiÖu cÇn cho viÖc thùc hµnh c¸c m¹ch ®iÖn tö .
Víi m¸y t¹o sãng thÝch hîp, ta cã thÓ sao l¹i tÝn hiÖu hoÆc t¹o ra tÝn
hiÖu cÇn ®Ó thö, ®iÒu chØnh vµ s÷a ch÷a c¸c m¹ch. Chóng ta cã thÓ ®iÒu
khiÓn tÇn sè, biªn ®é, d¹ng vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chÕ cña tÝn hiÖu thÕ nµo
®ã ®Ó cã thÓ kiÓm tra ho¹t ®éng cña m¹ch cÇn thö víi c¸c ®iÖu kiÖn kh¸c
nhau cña tÝn hiÖu (yÕu, m¹nh, chuÈn, dÞ th êng . . .).
HiÖn nay, t¹i phßng thùc hµnh cña khoa kü thuËt ®iÖn tö 1 ®îc trang
bÞ rÊt nhiÒu lo¹i m¸y t¹o sãng phôc vô cho c«ng viÖc häc tËp vµ nghiªn cøu.
TÊt c¶ nh÷ng lo¹i m¸y nµy ®Òu ®îc nhËp tõ níc ngoµi víi gi¸ c¶ kh¸ ®¾t ®á.
MÆt kh¸c, ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho sinh viªn g¾n viÖc häc tËp víi nghiªn
cøu khoa häc do ®ã ®Ò tµi ®· chÝnh thøc ®îc ®Ò ra víi môc tiªu nh sau:
+ Gióp sinh viªn lµm quen víi nghiªn cøu khoa häc,
+ T×m hiÓu kh¶ n¨ng chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o lêng ®iÖn tö.
2. Néi dung khoa häc cña ®Ò tµi:
2.1. S¬ ®å khèi:
M¸y t¹o hµm vÒ c¬ b¶n t¹o ra c¸c d¹ng xung vu«ng, tam gi¸c, sin. §«i khi
d¹ng sãng r¨ng ca, c¸c d¹ng ®iÒu chÕ tÝn hiÖu nh AM, FM còng ®îc t¹o ra.
TÇn sè vµ biªn ®é ra cã thÓ thay ®æi ®îc vµ cã thÓ cã m¹ch ®iÒu chØnh
dÞch chuyÓn DC ..v.v...
Ta cã s¬ ®å khèi tæng qu¸t cña m¸y t¹o hµm: (H×nh vÏ 1 trang bªn)
Suy gi¶m
d¶I t Çn t Çn sè L o¹I sãng biªn ®é lÖch DC phèi hîp
t rë kh¸ng
KHèi KhuÕch
Bé Suy Bé phèi hîp Ra
chän sãng ®¹I
biªn ®é trë kh¸ng
c«ng suÊt gi¶m
K hèi t ¹o sãng
H×nh 1.S¬ ®å khèi m¸y t¹o sãng chøc n¨ng
- Khèi chÝnh cña m¸y t¹o hµm lµ Khèi t¹o sãng. T¹i ®©y 3 d¹ng
sãng chÝnh ®îc t¹o ra lµ xung vu«ng, tam gi¸c vµ sin. §©y lµ m¹ch
tæng hîp t¹o ra ba d¹ng tÝn hiÖu trªn
- Khèi thø 2 lµ khèi chän lo¹i sãng ë ®Çu ra tõ bé dao ®éng trªn.
- Khèi thø 3 lµ khèi ®Ó ®iÒu chØnh biªn ®é ra cña xung, ®¬n
gi¶n ®©y chØ lµ bé ph©n ¸p cã thÓ ®iÒu chØnh ®îc tû sè ph©n ¸p.
- Khèi thø 4 lµ khèi khuÕch ®¹i c«ng suÊt. §Ó ®¸p øng ®Çu ra
c«ng suÊt th× tÝn hiÖu sau khi ®îc t¹o ra ph¶i qua bé khuÕch ®¹i
c«ng suÊt. §ång thêi ë ®©y ta cã thÓ ®iÒu chØnh møc DC.
- Khèi thø 5 lµ khèi suy gi¶m . Víi khèi nµy tÝn hiÖu ra cã thÓ
®îc suy gi¶m mét phÇn ®Ó phï hîp víi t¶i.
- Khèi thø 6 lµ khèi phèi hîp trë kh¸ng. Dïng ®Ó chän trë kh¸ng
ra phï hîp víi t¶i nh»m ®Ó cho c«ng suÊt trªn t¶i lµ lín nhÊt.
2.2. Khèi t¹o sãng:
Trong kü thuËt m¹ch ®iÖn tö cã nhiÒu kÜ thuËt ®Ó t¹o ra 3 lo¹i
sãng trªn. Do vËy cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ nªn khèi t¹o sãng.
Nhng tãm l¹i ta cã thÓ ph©n ra 2 lo¹i c¬ b¶n sau:
- T¹o ra c¸c sãng riªng lÎ . Víi ph¬ng ph¸p nµy t ¬ng tù nh tæng hîp c¸c
m¸y t¹o sãng ®¬n chøc n¨ng l¹i víi nhau. Do vËy nã kh«ng cã u ®iÓm
næi bËt. §Ó kh¾c phôc ph¬ng ph¸p nµy th× ngêi ta chuyÓn sang
ph¬ng ph¸p 2.
- C¸c sãng t¹o ra trªn cïng mét m¹ch. Ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn mèi
quan hÖ gi÷a c¸c sãng th«ng qua c¸c m¹ch ®iÖn.
Ph¬ng ph¸p nµy cã 2 m« h×nh sau:
- M« h×nh 1(M« h×nh tuÇn tù): Sãng 1 → Sãng 2 → Sãng 3; ë
m« h×nh nµy: §Çu tiªn mét khèi sÏ t¹o ra sãng 1, sau ®ã qua
m¹ch thÝch hîp cho ra sãng 2 vµ tõ sãng 2 qua m¹ch thÝch hîp
cho ra sãng 3. M« h×nh nµy rÊt Ýt khi ®îc sö dông.
- M« h×nh 2(M« h×nh cã håi tiÕp): §©y lµ m« h×nh ®iÓn h×nh
vµ phæ biÕn cña tÊt c¶ c¸c m¸y t¹o hµm. Ta cã s¬ ®å khèi:
I S
F
- Khèi I : Lµ bé tÝch ph©n biÕn ®æi xung vu«ng thµnh xung tam gi¸c.
- Khèi S: Lµ bé so(hay Triger smith) biÕn ®æi xung tam gi¸c thµnh
xung vu«ng.
- Khèi F: Lµ bé biÕn ®æi xung tam gi¸c thµnh sin
2.3. Nguyªn lý ho¹t ®éng: (xÐt m« h×nh 2)
Gi¶ sö ®iÖn ¸p b·o hoµ cña bé so lµ :± V max . C¸c ®iÖn ¸p ngìng hoÆc
chuyÓn tiÕp ®èi víi bé so lµ: ± V T . Gäi hÖ sè thêi gian cña bé tÝch
ph©n lµ T tp .
Gi¶ sö t¹i t = 0 ®Çu ra cña bé so V 1 chuyÓn tiÕp ©m tíi møc -V max .
§iÒu nµy cã nghÜa lµ tÝn hiÖu ra V 2 cña bé tÝch ph©n, vèn còng lµ
tÝn hiÖu vµo bé so, ®óng ®¹t tíi møc -V T . Nh vËy lµ hîp lý khi gi¶
thiÕt:V 2(0+) = -V T .
Cã thÓ biÓu thÞ tÝn hiÖu ra V 2(t) cña bé tÝch ph©n sau sù chuyÓn
nh sau:
V 2(t) = - T tp -1∫ V 1(t)dt+V 2(0+);
V× V 1(t) =-V max ; V 2(0+) =-V T vµo :
Suy ra : V 2(t)= Ttp -1.V max .t-V T ;
Tõ ph¬ng tr×nh nµy ta thÊy r»ng V 2(t) t¨ng tuyÕn tÝnh tõ møc -V T
®Õn +V T . Khi V 2(t) t¨ng ®Õn møc +V T th× t¹i bé so sÏ chuyÓn tiÕp
d¬ng sang +V max . Vµ qu¸ tr×nh ®ã ngîc l¹i khi bé so chuyÓn tõ +V max
®Õn -V max . Chu k× ®îc lÆp l¹i nh thÕ. Nh vËy th«ng qua sù håi tiÕp
gi÷a hai bé trªn cho ta xung vu«ng ë ®Çu ra bé so vµ xung tam gi¸c
tuyÕn tÝnh ë ®Çu ra bé tÝch ph©n.
XÐt vÒ chu k× vµ tÇn sè:
Bé so duy tr× ë tr¹ng th¸i thÊp cho tíi khi V 2(t) ®¹t møc +V T . Cho t 1 lµ
thêi gian ®¹t ®îc ®iÒu kiÖn ®ã. ThÕ: V 2(t)=V T vµ t=t 1 vµo trªn gi¶i ra
ta cã:
t 1= 2Tph V T (V max )-1.
Khi ®ã chu kú cña xung ra lµ :
T=2t 1=4T ph V T (Vmax )-1;
TÇn sè t ¬ng øng: f=T -1=V max (4Tph V T )-1;
Nh vËy tÇn sè ®îc thay ®æi th«ng qua thay ®æi gi¸ trÞ T ph .
Ph¬ng ph¸p ®îc sö dông réng r·i ®Ó biÕn ®æi sãng tam gi¸c thµnh
mét d¹ng sãng xÊp xØ h×nh sin ®îc vÏ ë h×nh díi. Ph¬ng ph¸p nµy lµm
gi¶m ®é dèc cña sãng tam gi¸c khi biªn ®é t¨ng lªn.
Sãng Sãng ra
tam R1 suy
Vµo Ra
D1 D2
R3 R4
+V1 -V1
R2
Víi 6 hoÆc nhiÒu
víi c¸c møc ph©n
R1 Ra kh¸c nhau Sãng
D1 D2 ra cã d¹ng gÇn
R3 R4
+V3 D3 D4 -V3
R5 R6
+V2
+V1 R7 D5 R2 D6 R8
g¸nh ®iot: g¸nh gi¸c -V2®iot hai møc vµ thµnh sãng
ra; b)M¹ch a)M¹ch g¸nh thÓ ®îc t¹o h×nh c¸c d¹nggÇn
D¹ng sãng tam ®iot-V1 møc vµ t¸c dông cña nã tíi
cã
s¸u
Vµo
3. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi:
Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi gåm cã c¸c bíc sau:
3.1. Nghiªn cøu tµi liÖu: X¸c ®Þnh ®óng néi dung cÇn nghiªn cøu
®Ó t×m tµi liÖu. Sau khi nghiªn cøu kü tµi liÖu viÕt ®îc b¶n
tãm t¾t néi dung.
3.2. X©y dùng ph¬ng ¸n: Tõ b¶n tãm t¾t, x©y dùng c¸c ph¬ng ¸n cã
thÓ cã. Dïng c¸c phÇn mÒm vÒ thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn x©y dùng
c¸c ph¬ng ¸n trªn. §¸nh gi¸ chÊt lîng c¸c ph¬ng ¸n. Chän ra ph-
¬ng ¸n kh¶ thi.
3.3. ThiÕt kÕ vµ l¾p r¸p: Trªn c¬ së ph¬ng ¸n ®· chän tiÕn hµnh
thiÕt kÕ vµ l¾p r¸p m¹ch. §o ®¹c c¸c th«ng sè ®· ®Æt ra. Sau
khi l¾p r¸p xong market, tiÕn hµnh héi th¶o khoa ®Ó rót ra
nh÷ng yÕu kÐm, nhîc ®iÓm.
3.4. TiÕn hµnh b¸o c¸o cÊp khoa: Sau khi hoµn chØnh l¹i ®Ò tµi,
tiÕn hµnh b¸o c¸o t¹i khoa.
4. Kh¶ n¨ng øng dông trong thùc tiÔn:
Nh ë trªn ®· tr×nh bµy, hiÖn nay viÖc trang bÞ c¸c thiÕt bÞ ®o lêng
cho c¸c phßng thÝ nghiÖm ®iÖn tö lµ cÊp thiÕt. Mµ c¸c thiÕt bÞ nµy
®Òu ®îc nhËp ngo¹i. §Ò tµi ®îc ®Æt ra muèn nghiªn cøu kü vÒ kh¶
n¨ng chÕ t¹o thiÕt bÞ ®o vµ øng dông ®Ò tµi vµo thùc tiÔn. §ã lµ:
- DÇn thay thÕ thiÕt bÞ ngo¹i nhËp.
- Dïng lµm thiÕt bÞ ®Ó d¹y häc.
Tuy ®· cã rÊt nhiÒu cè g¾ng, nhng do tr×nh ®é h¹n chÕ vµ thêi
gian gÊp rót nªn ®Ò tµi chØ míi h×nh thµnh ë møc m« h×nh. Mong r»ng
®îc sù gãp ý ch©n t×nh ®Ó hoµn thµnh ®Ò tµi tèt h¬n ë nh÷ng lÇn
sau.
