Giáo trình Kỹ thuật điện tử - Chương 10: Mạch xén và mạch so sánh
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
10
Mạch xén và mạch so sánh
10-1 Mạch xén
Mạch xén được sử dụng để cho phép chỉ một phần của dạng sóng nằm trên hoặc dưới một mức
điện áp tham khảo đi qua. Mạch xén thường được tạo nên từ một trong các dạng sau: (1) một mạch
nối tiếp gồm một diode, một điện trở, và một nguồn tham khảo; (2) một mạng gồm vài diode, vài
điện trở và vài nguồn tham khảo; (3) một bộ khuếch đại vi sai gồm hai transistor ghép emitter. Một
số mạch xén thông dụng sẽ được mô tả trong phần sau.
10-2 Mạch xén diode
Trong hình 10-1(a) ta có thể thấy lại đặc tuyến VA xấp xỉ của diode. Đặc tuyến này có một
điểm không liên tục trong độ dốc tại điện áp Vγ , điểm này được gọi là điểm gián đoạn. Như ta đã
biết, điểm gián đoạn xảy ra tại Vγ ≈ 0.2 V đối với Ge và Vγ ≈ 0.6 V đối với Si. Với đặc tuyến xấp
xỉ này ta có thể thấy mạch xén trong hình 10-1(b) sẽ có đặc tuyến truyền đạt như hình 10-1(c). Đặc
tuyến truyền đạt vẽ điện áp ngõ ra vo như một hàm của áp ngõ vào vi . Điểm gián đoạn của đặc
tuyến truyền đạt xảy ra tại điện áp VR
diode bị phân cực ngược (Off). Trong vùng này, tín hiệu vi có thể truyền trực tiếp đến ngõ ra vì
ngõ ra hở mạch nên áp rơi trên điện trở là không. Phía bên phải điểm gián đoạn, khi ngõ vào
tăng một lượng ∆vi , ngõ ra sẽ gia tăng một lượng ∆vo = ∆vi Rf R + R , với Rf là điện trở phân
+Vγ . Phía bên trái điểm gián đoạn (ứng với vi <VR +Vγ )
R
)
f
cực thuận của diode.
1/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-1
(a) Đặc tuyến VA của diode được xấp xỉ bằng các đường thẳng; (b) Mạch xén trên dùng diode;
(c) Hàm truyền đạt và dạng sóng vào – ra của mạch xén.
Hình 10-1(c) vẽ một ngõ vào sin với biên độ đủ lớn để vượt quá điểm gián đoạn. Ta thấy đỉnh
dương của tín hiệu ra bị nén lại so với tín hiệu vào. Nếu Rf
ꢀ
R
thì tỉ số nén là rất lớn và ngõ ra sẽ
có đỉnh dương bị xén ngang tại điện áp VR +Vγ . Thông thường VR
ꢁ
Vγ , khi đó ta có thể xem điện
áp tham khảo của mạch xén là VR .
Trong hình 10-2(a), mạch xén đã được hiệu chỉnh bằng cách xoay ngược chiều của diode trong
hình 10-1(b). Đặc tuyến truyền đạt lúc này được vẽ trong hình 10-2(b). Trong mạch này, phần dạng
sóng dương hơn VR −Vγ có thể đi qua mạch mà không bị suy giảm, phần còn lại bị xén.
2/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-2
(a) Mạch xén dưới dùng diode; (b) Hàm truyền tuyến tính từng đoạn của mạch
10-2-1 Vùng gián đoạn (break region)
Sự xấp xỉ tuyến tính từng đoạn trong hình 10-1(a) cho thấy một sự gián đoạn đột ngột trong độ
dốc tại Vγ . Thật ra, diode chuyển từ trạng thái Off sang trạng thái On không đột ngột như vậy. Do
đó, một dạng sóng khi được đưa qua một mạch xén sẽ không bị xén một cách đột ngột tại một điểm
gián đoạn mà là trong một vùng gián đoạn. Vùng gián đoạn của đặc tuyến là đoạn đặc tuyến đi từ
không suy giảm đến suy giảm tín hiệu vào. Bây giờ ta sẽ ước lượng vùng gián đoạn của đặc tuyến.
Biểu thức của diode bán dẫn là I = I eV ηV −1
.
T
)
o
Trên điểm gián đoạn, dòng
I có giá trị lớn khi so sánh với Io , ta có thể viết
ηVT
I = IoeV
(10-1)
Vì mạch xén có thực hiện xén hay không là phụ thuộc vào điện trở động của diode là rất lớn
hay rất nhỏ so với điện trở , ta định nghĩa một cách tùy ý vùng gián đoạn là vùng trên đó điện trở
R
động của diode bị thay đổi lớn, ví dụ 100 lần. Ta đã biết điện trở động của diode là
3/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
ηVT
I0
ηVT
I
e−V ηV
=
(10-2)
T
r =
Lưu ý là
r
tỉ lệ nghịch với dòng tĩnh và tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Điện trở động sẽ
được nhân với 100 lần khi điện áp thay đổi một lượng ∆V nếu e∆V ηV =102 . Ta đã biết η =1 với
T
Ge, η = 2 với Si, VT = 0.026 V tại nhiệt độ phòng và VT = 0.086 V tại T =1000 K
.
∆V
= 2ηVT ln10
= 0.12 V (Ge)
= 0.24 V (Si)
(10-3)
Vùng gián đoạn độc lập với dòng tĩnh. Do đó, tại một dòng
I
bất kỳ thỏa mãn I
ꢁ
Io (tại một
giá trị điện trở bất kỳ), điện trở động được nhân với 100 nếu điện áp giảm một lượng ∆V và điện
trở động bị chia bởi 100 nếu điện áp tăng một lượng ∆V được cho bởi biểu thức 10-3.
10-2-2 Đặc tuyến ngược
Trong phần này ta sẽ xét ảnh hưởng của đoạn phân cực ngược trên đặc tuyến. Trong một diode
lý tưởng, khi bị phân cực ngược, dòng ngược là hằng số. Đối với mạch hình 10-1(b), dòng này sẽ
tạo ra một điện áp rơi cố định trên
R nhưng vẫn không làm ngõ ra bị suy giảm so với ngõ vào
nhiều vì biên độ áp rất nhỏ. Tuy nhiên, đối với một số diode, biên độ của dòng ngược tăng khi điện
áp phân cực ngược tăng. Một mô hình tuyến tính từng đoạn của đặc tuyến VA cho các diode này
được vẽ trong hình 10-3. Bên phải của điểm gián đoạn, trong vùng phân cực thuận, điện trở của
diode là Rf . Bên trái điểm gián đoạn, điện trở của diode là Rr .
Hình 10-3
Đặc tuyến diode xấp xỉ tuyến tính từng đoạn. Điểm
gián đoạn là
V =Vγ . Bên phải điểm gián đoạn Rf
nhỏ, và bên trái điểm gián đoạn Rr lớn.
Trong hình 10-1(c) 10-2(b) ta đã giả sử Rr rất lớn so với
R
. Nếu điều kiện này không đúng,
đặc tuyến truyền đạt của mạch xén phải được hiệu chỉnh lại. Phần đặc tuyến có độ dốc là đơn vị
thật ra phải có độ dốc là Rr R + R
.
(
)
r
Đối với mạch xén, ta thường cần có Rr
thức trên ta có Rf Rr và Rr Rf
10-2-3 Các mạch xén
ꢁ
R
, ví dụ Rr = kR với
k
là một số lớn. Từ hai biểu
R
=
k
=
.
4/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-4
Bốn dạng mạch xén. (a) và (c) các diode được mắc shunt. (b) và (d) các diode được mắc nối
tiếp. Dưới mỗi mạch là dạng sóng ngõ ra đối với ngõ vào sin.
Hình 10-4 trình bày một số dạng mạch xén khác. Nếu trong mỗi trường hợp, một sóng sin được
đặt vào mạch thì ngõ ra sẽ có dạng như các đường đậm. Trong các dạng sóng ngõ ra này ta đã bỏ
qua Vγ khi so sánh với VR , và ta giả sử là vùng gián đoạn có thể bỏ qua khi so sánh với biên độ của
dạng sóng vào. Ta cũng giả sử là Rr
ꢁ
R
ꢁ
Rf . Hai trong số các mạch này, phần dạng sóng được
truyền qua là phần nằm dưới VR ; hai mạch còn lại, dạng sóng được truyền qua là phần nằm trên VR
.
Trong hai mạch, diode là phần tử mắc nối tiếp, trong hai mạch kia, diode là phần tử shunt. Việc sử
dụng diode là phần tử mắc nối tiếp có bất lợi là khi diode Off, những tín hiệu tần số cao có thể đi
qua mạch nhờ điện dung của diode. Việc sử dụng diode như là phần tử shunt có bất lợi là khi diode
phân cực thuận nhưng chưa On thì điện dung của diode và các điện dung shunt khác ở ngõ ra sẽ
làm cho các cạnh xung ngõ vào không còn sắc đồng thời làm suy giảm tín hiệu tần số cao. Một bất
lợi thứ hai của các mạch này là nội trở Rs của nguồn VR phải đủ nhỏ.
Khi diode được sử dụng với các dạng sóng có sự biến đổi nhanh, ví dụ sau sẽ trình bày ảnh
hưởng của tụ lên các xung. Giả sử mạch xén trong hình 10-5(a) được dùng với dạng sóng ngõ vào
như hình vẽ. Ngõ vào này có thể là một xung hoặc là một nửa chu kỳ của sóng vuông. Điện dung
C1 là điện dung hiệu dụng tổng cộng mắc shunt với diode (giá trị thường khoảng 5 pF), C2 là điện
dung shunt tổng cộng ở tải ngõ ra
R
(
R
ꢁ
Rf ). Giá trị C2 có thể khoảng 20 pF , thường xuất hiện
do điện dung ngõ vào của đầu đo trên oscilloscope. Công việc của ta là tìm dạng sóng ngõ ra, giả sử
điện trở khi phân cực ngược là vô cùng.
5/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-5
(a) Mạch xén diode với ngõ vào xung. (b) Ngõ ra khi bỏ qua điện dung; (c) Ngõ ra khi kể đến điện dung.
Nếu diode là lý tưởng và các điện dung có thể bỏ qua, dạng sóng ngõ ra được vẽ trong hình 10-
5(b). Giả sử trạng thái xác lập ứng với ngõ vào là −5 V và ngõ ra là 0 V . Khi ngõ vào đột ngột
nâng lên một lượng là 10 V , nếu nội trở của nguồn có thể bỏ qua thì trong mạch sẽ xuất hiện một
xung dòng, và điện áp ngõ ra được xác định hoàn toàn bởi giá trị của các tụ. Vì C2 = 4C1 , chỉ một
phần năm điện áp ngõ vào xuất hiện trên C2 ; do đó, ngõ ra sẽ đột ngột nhảy lên 2 V . Điện áp trên
diode lúc này là 3 V và phân cực làm cho diode dẫn. Ngõ ra vo sẽ đạt đến giá trị cuối cùng là 5 V
với thời hằng τ = C + C R . Tương tự, khi ngõ ra đột ngột rơi xuống một lượng là 10 V , điện
(
)
1
1
2
f
áp ngõ ra sẽ đột ngột giảm xuống một lượng là 2 V . Diode lúc này bị phân cực ngược nên tắt và
ngõ ra sẽ suy giảm dần về không với thời hằng τ = C + C R . Dạng sóng kết quả được vẽ trong
)
2
1
2
hình 10-5(c).
10-3 Mạch xén dùng transistor
Transistor là linh kiện phi tuyến và có thể được dùng cho mạch xén. Điều này xảy ra khi
transistor đi từ vùng tắt vào trong vùng tích cực hoặc khi transistor đi từ vùng tích cực đến vùng
bão hòa. Như vậy, nếu tín hiệu ngõ vào thay đổi làm cho một trong hai quá trình này xảy ra, ngõ ra
sẽ bị xén. Vì ta mong muốn điện áp ngõ ra của phần không bị xén sẽ giữ nguyên dạng của tín hiệu
vào nên ta cần có dòng ngõ vào (không phải điện áp ngõ vào) sẽ có hình dạng của tín hiệu. Lý do là
vì trong vùng tích cực, dòng điện có độ thay đổi tuyến tính hơn là điện áp. Do đó, trong các mạch
xén dùng transistor cũng như trong các mạch transistor tín hiệu lớn khác, ta sẽ sử dụng mạch lái
dòng như hình 10-6. Điện trở
R , thường biểu diễn nội trở nguồn hoặc một điện trở cần phải có
trong mạch, phải lớn khi so sánh với điện trở ngõ vào của transistor trong vùng tích cực. Dưới các
điều kiện này, dòng ngõ vào sẽ có hình dạng rất giống với điện áp vào, iB
=
v
−
Vγ
R .
(
)
i
Hình 10-6
Mạch xén dùng transistor.
10-3-1 Vùng tắt
6/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Ta đã biết là tại điện áp khoảng 0.1 V , dòng emitter là không và dòng collector sẽ bằng ICBO
.
Dòng collector bắt đầu tăng lớn hơn ICBO khi ta bắt đầu phân cực thuận transistor. Tuy nhiên, dòng
ngược bão hòa là quá nhỏ do đó để có thể có được một dòng đáng kể ta phải tăng điện áp phân cực
thuận lên đến Vγ . Giá trị này có thể thay đổi trong khoảng từ 0.5 V đến 0.7 V đối với Si.
Trong thực tế, điện áp chính xác làm cho transistor bắt đầu dẫn là phụ thuộc vào loại transistor
và mạch ứng dụng. Ta có thể gặp những trường hợp trong đó dòng collector chỉ cần thay đổi
10 µA là transistor đã đi vào vùng tích cực, nhưng cũng có những ứng dụng đòi hỏi dòng này phải
thay đổi 100 µA hoặc nhiều hơn. Nói chung, bằng thực nghiệm ta có thể thấy là transistor Ge có
khoảng chuyển tiếp giữa vùng tắt và vùng tích cực là lân cận của 0.1 V trong khi đó đối với Si là
0.5 V . Như vậy, ở nhiệt độ phòng, để giữ cho một transistor ở trong vùng tắt ta có thể nối base và
emitter bằng một điện trở mà không cần đến nguồn phân cực ngược, tuy nhiên, đối với transistor
Ge hoặc khi nhiệt độ cao hơn, ta có thể phải sử dụng thêm nguồn phân cực ngược.
10-3-2 Điện trở ngõ vào
Một thông số khác cần phải quan tâm đối với mạch xén dùng transistor là điện trở ngõ vào của
transistor. Khi transistor nằm trong vùng tắt, điện trở này rất lớn, có thể đến vài chục MΩ . Giá trị
chính xác của nó là không quan trọng lắm miễn là nó lớn hơn so với
trở collector nhỏ (khoảng dưới 5 kΩ ) và transistor nằm trong vùng tích cực, điện trở ngõ vào của
mạch có thể được xem như là ie . Ta có
R trong hình 10-6. Khi điện
h
hfe
gm
h = r + r = r +
(10-4)
ie
bb'
b'e
bb'
hfe
IE
với
r
là điện trở cực base và gm =
. Khi đó
bb'
hfe +1ηVT
ηVT
IE
h = r + h +1
(10-5)
(
)
ie
bb'
fe
Điện trở ngõ vào tỉ lệ nghịch với dòng emitter. Do đó, khi transistor di chuyển ra khỏi vùng tắt
và di chuyển vào vùng tích cực, điện trở ngõ vào của nó giảm. Ở đây ta đã bỏ qua sự thay đổi của
thông số hfe theo dòng transistor vì sự thay đổi này nhỏ khi so sánh với sự thay đổi của gm .
10-3-3 Các dạng sóng
Các dạng sóng cho mạch xén trong hình 10-6 được vẽ trong hình 10-7. Ở đây ta xem ngõ vào
vi là một hàm dốc bắt đầu tại điện áp dưới điện áp tắt và tăng đến điểm làm cho transistor đi vào
vùng bão hòa. Độ dốc dvBE dt của dạng sóng base được xác định bằng
dvBE
dt
h
dvi
ie
=
(10-6)
R + h dt
ie
Điện trở ngõ vào h sẽ càng giảm khi transistor càng đi vào vùng tích cực, do đó độ dốc
ie
dvBE dt giảm. Trong vùng bão hòa hfe = 0 và h rơi xuống đến giá trị r +ηVT IE thấp. Ví dụ,
ie
bb'
nếu dòng bão hòa là 1 mA thì điện trở ngõ vào tối thiểu trong vùng tích cực ngay trước khi bão hòa
là 1400 Ω , khi transistor vào vùng bão hòa, trở kháng này giảm xuống còn 126 Ω . Việc giảm đột
ngột của điện trở làm cho điện áp vBE bị xén và dạng sóng là không đổi tại điện áp làm cho
transistor bão hòa.
7/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-7
Dạng sóng của mạch xén transistor trong
hình 10-6. (a) Điện áp vBE khi ngõ vào
hàm dốc lái transistor từ vùng tắt đến vùng
bão hòa. (b) Dòng base và collector.
Độ dốc của dòng base là
diB
dvi
dt R + h dt
1
=
ie
Do đó dòng base sẽ tăng khi transistor đi sâu vào vùng tích cực và ngay cả chuyển sang vùng
bão hòa. Trong vùng tích cực, như hình 10-7(b), dòng collector sẽ có cùng hình dạng với dòng
base. Tuy nhiên, trong vùng bão hòa dòng collector sẽ là hằng số và có giá trị là
VCC −VCE
(
sat)
iC =
≡ ICS
RC
Giới hạn này xảy ra khi iB > ICS
β
.
Các dạng sóng kết quả khi transistor đi từ vùng tắt sang vùng tích cực và vào vùng bão hòa
được vẽ trong hình 10-8.
8/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-8
Dạng sóng của mạch xén transistor trong hình 10-6.
Ngõ vào vi là hình sin và đủ lớn để mang transistor
vào cả vùng bão hòa và vùng tắt. Cực base được
phân cực để tắt xảy ra tại điện áp V . (a) Ngõ vào vi
và điện áp vBE ; (b) Dòng base; (c) Dòng collector
và (d) Điện áp ngõ ra (collector).
10-4 Xén tại hai mức độc lập
Dạng sóng iC trong hình 10-8 bị xén tại hai dòng. Tuy nhiên, trong dạng sóng này các mức
xén không độc lập mà bị phụ thuộc vào ICS . Các mạch xén dùng diode có thể thực hiện xén tại hai
mức độc lập. Dạng xén với cấu hình song song hoặc nối tiếp đều có thể được sử dụng. Cấu hình
song song được trình bày trong hình 10-9(a). Hình 10-9(b) vẽ đặc tuyến truyền đạt tuyến tính từng
đoạn của mạch. Đặc tuyến có hai điểm gián đoạn, một tại vo = vi =VR và một tại vo = vi =VR , và
1
2
có đặc tính như sau
vi
vo
Diode
vi ≤VR
vo =VR
vo = vi
vo =VR
D1 on, D2 off
D1 off , D2 off
D1 off , D2 on
1
1
2
VR < vi <VR
1
2
vi ≥VR
2
9/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Mạch hình 7-12(a) có thể được dùng để chuyển một sóng sin thành sóng vuông nếu biên độ
sóng sin rất lớn khi so sánh với độ chênh lệch mức xén.
Hình 10-9
(a) Mạch xén hai diode xén tại hai mức độc lập; (b) Hàm truyền tuyến tính từng đoạn của
mạch. Ngõ ra của tín hiệu vào hình sin cũng được vẽ trong hình.
10-5 Mạch so sánh
Các mạch phi tuyến mà ta đã dùng để thực hiện mạch xén cũng có thể dùng để thực hiện so
sánh. Trong trường hợp này, mạch trở thành một phần tử trong một hệ thống so sánh và thường
được gọi là bộ so sánh hay comparator. Một bộ so sánh là một mạch điện có thể xác định khi nào
thì một dạng sóng ngõ vào tùy ý đạt tới một mức áp tham khảo cụ thể. Sự khác biệt giữa mạch so
sánh và mạch xén đó là mạch so sánh không tái tạo bất kỳ phần nào trên tín hiệu ngõ vào.
Mạch diode của hình 10-10 có thể được dùng như bộ so sánh. Ta xét tín hiệu vào là hàm dốc.
Ngõ vào này đi qua mức điện áp vi =VR tại thời điểm t = t1 . Ngõ ra duy trì tại mức vo =VR cho
đến t = t1 , sau đó nó nâng lên theo tín hiệu vào. Dạng sóng ngõ ra được vẽ với giả sử là diode có
điểm gián đoạn tại điện áp không và điện trở diode thay đổi một cách đột ngột tại điểm gián đoạn
từ giá trị vô cùng đến một giá trị điện trở phân cực thuận xác định.
Một thiết bị nối đến ngõ ra của bộ so sánh sẽ nhận ra sự vượt ngưỡng khi điện áp ngõ ra của bộ
so sánh có giá trị V0 lớn hơn VR . Tuy nhiên mức điện áp ngưỡng chính xác có thể dao động một
lượng ∆vo quanh ngưỡng tối ưu vì tuổi thọ của linh kiện, ảnh hưởng của nhiệt độ,… Kết quả là sẽ
có một sự dao động ∆t quanh thời điểm chính xác mà thiết bị đáp ứng với ngõ ra của bộ so sánh và
một sự dao động ∆vi trong điện áp vào tương ứng với ∆t . Lúc này, thiết bị có thể không đáp ứng
10/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
tại t = t1 mà có thể tại thời điểm t2 sau đó. Điều này có thể cải tiến bằng cách tăng độ dốc của đoạn
đi lên của dạng sóng ngõ ra vo . Nếu diode là lý tưởng, ta có thể đặt phía sau bộ so sánh hình 10-10
một bộ khuếch đại. Khi này, nếu
khoảng thời gian ∆t A và thời gian trễ trong việc đáp ứng với ngõ ra của bộ so sánh sẽ giảm xuống
còn t −t . Tuy nhiên đối với diode thực thì kết quả không đạt được như vậy.
A là độ lợi của bộ khuếch đại, ngõ ra vo sẽ đi qua ∆vo trong
A
(
)
2
1
Hình 10-10
(a) Mạch so sánh dùng diode; (b) Minh họa với ngõ vào là hàm dốc vi và ngõ ra tương ứng.
Trong các phần trước ta đã biết điểm gián đoạn là điểm mà xung quanh nó dòng của diode xấp
xỉ 1 % dòng định mức. Định nghĩa này không định nghĩa cho một tổ hợp nối tiếp gồm có diode và
điện trở như hình 10-10. Trong các trường hợp như vậy, ta có thể định nghĩa điểm gián đoạn theo
cách sau. Phía bên trái điểm gián đoạn, điện trở động của diode sẽ rất lớn hơn
điểm gián đoạn, điện trở động của diode sẽ rất nhỏ hơn . Để hợp lý ta có thể xem như điểm gián
đoạn là điểm tại đó . Tại điểm này, độ lợi truyền đạt là ∆v ∆v = R R + r =1 2 . Bây giờ
giả sử ta nối bộ so sánh này đến một thiết bị. Thiết bị này sẽ đáp ứng đến trạng thái của bộ so sánh
khi dòng diode là và áp rơi trên điện trở là RI . Giữa bộ so sánh và thiết bị ta đặt một bộ khuếch
đại với độ lợi . Lúc này bộ so sánh sẽ gây ra đáp ứng trên thiết bị khi ngõ ra bộ khuếch đại là
RI , tức là khi áp rơi trên điện trở
là RI A , tương ứng với dòng qua diode là I A. Mặt khác,
điện trở động của diode là tỉ lệ nghịch với nên nếu dùng bộ khuếch đại, thiết bị bị tác động bởi
bộ so sánh sẽ đáp ứng khi RA. Đối với diode thực, ta có
vo
AR
AR
R , phía bên phải
R
r
= R
(
)
o
i
I
A
R
I
r
=
∆
∆
R
A
=
A
=
=
(10-7)
vi
R
+
r
R
+
1+ A
Do đó, nếu A rất lớn thì tỉ số này sẽ tiến đến 1. Ta có thể thấy là độ lợi truyền đạt khi không có
mạch khuếch đại là ½ thì khi dùng một bộ khuếch đại với độ lợi không xác định hệ số này chỉ tăng
được 2 lần. Như vậy, ta có ba nhận xét trên điểm gián đoạn của một mạch tổ hợp diode – điện trở:
(1) điện áp ngõ vào tại đó bộ so sánh tác động phụ thuộc không chỉ vào diode mà còn vào việc chọn
điện trở
R ; (2) điểm gián đoạn của bộ so sánh cũng phụ thuộc vào độ lợi của bộ khuếch đại; và
cuối cùng (3) độ rõ ràng, sắc cạnh của bộ so sánh không phụ thuộc vào bộ khuếch đại. Tất cả những
điểm này được trình bày trong hình 10-11.
11/12
Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tử
Email: vkchau@dee.hcmut.edu.vn
Hình 10-11
(a) Minh họa một bộ khuếch đại phía sau một mạch so sánh không cải thiện được độ sắc của
bộ so sánh mà chỉ di chuyển điểm gián đoạn; (b) Minh họa sự thay đổi
sắc của bộ so sánh mà chỉ di chuyển điểm gián đoạn.
R không thay đổi độ
12/12
12 trang
24480
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật điện tử - Chương 10: Mạch xén và mạch so sánh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_dien_tu_chuong_10_mach_xen_va_mach_so_sa.pdf
