Bài giảng Chương 2: Hồi tiếp

Chương 2 HỒI TIẾPCác định nghĩa cơ bản Hồi tiếp là ghép một phần tín hiệu ra (điện áp hoặc dòng điện) trở về đầu vào thông qua mạng 4 cực gọi là mạng hồi tiếp KKht+XvXhXrXht2. Phân loại:A- Phân theo pha tín hiệu,có hai loại hồi tiếp: + Hồi tiếp âm có tín hiệu đưa về ngược pha với tín hiệu vào và làm yếu tín hiệu vào;+ Hồi tiếp dương có tín hiệu đưa về đồng pha với tín hiệu vào và làm mạnh tín hiệu lên, thường chỉ ứng dụng trong mạch tạo dao động.B- Phân theo dạng tín hiệu cũng có hai loại+ Hồi tiếp một chiều, HT âm một chiều dùng ổn định chế độ công tác+ Hồi tiếp xoay chiều, HT âm xoay chiều dùng ổn định tham số mạch điệnTrong chương này chỉ xét HT âm xoay chiều, HT dương xét trong chương dao độngC- Phân theo mạch điện có 4 loại+ HT nối tiếp điện áp + HT song song điện áp+ HT nối tiếp dòng điện+ HT song song dòng điệnU2KKhtKKhtKKhtKKhtU1U2kU2htU1htU1kI1I2kI1kI2I2htI1htI2ht3. Phương trình cơ bản mạng 4 cực có HTXét một sơ đồ khối tổng quát: Hình 2.3 Sơ đồ khối toàn phần của bộ KĐ có hồi tiếpGiả thiết các khối là hệ tuyến tính và tín hiệu theo mũi tên.Chúng ta có hệ PT sau: Xr = KXh; Xv = KnXn Xh = Xv-Xht; Xht = KhtXrTừ đó rút ra: K’= (2.1) Ktp =Xr/Xn=K’Kn (2.2)Gọi Kv=KKht là hệ số KĐ vòng; đặt g=1+KKht là độ sâu hồi tiếpCác tham số Kv và g dùng đánh ngía mức thay đổi các tham số của bộ KĐ do HT âm gây ra và đánh giá mức độ ổn định bộ KĐ có HTKKht+KnMột số trường hợp cụ thể:Khi |1+KKht |>1 chúng ta có HT âm (| K’ | >1 tức: K’=Xr/Xv=1/Kht và Ktp=Xr/Xn=Kn/Kht Từ đây có thể nói, một hệ thống khép kín có hệ số KĐ vòng rất lớn thì hàm truyền đạt hầu như không phụ thuộc vào các tính chất của mạng 4 cực KĐ mà chỉ phụ thuộc vào tính chất của mạng 4 cực hồi tiếp. Vì vậy muốn xây dựng bộ KĐ chính xác, phải dùng linh kiện chính xác trong mạch hồi tiếp.3. Phương pháp phân tích bộ KĐ có hồi tiếpĐể phân tích mạch có HT thường dùng các PP:- Lý thuyết mạng 4 cực;- Các định luật Kiếc khốp;- Phân tích khối trong kỹ thuật điều khiểnChúng ta sử dụng pp phân tích khối để phân tích, pp này cho phép nhanh chóng nhận ra được nguyên tắc làm việc của mạch và chuyển các mạch có HT về cấu trúc chuẩn. Từ đó xác định và đánh giá các đại lượng của mạch. Từ mạch cụ thể chuyển về cấu trúc như hình 2.3. Sau đó thực hiện quá trình phân tích theo lưu đồ 2.1 Lưu đồ phân tích mạch KĐ có hồi tiếpBắt đầuXác định XrHT áp: Xr=UrHT dòng Xr=IrChọn Xn, Xr, XhNối tiếp: Xn điện áp không tải nguồn THbằng SĐ tương đương điện áp, Xv,Xh ápSong song: dòng ngắn mạch nguồn TH. Biểu diễn nguồn bằng SĐ tương đương; Xv,Xh dòngXây dựng hệ PT:Xr=f1(Xh)Xh=f2(Xn,Xr)áp dụng nguyên lý xếp chồngXác định K,Kht,KvTính g=1+KKhtVẽ sơ đồ tín hiệu như 2.3Xác định tiếp các thông số cần thiết khácKết thúcVí dụ: Tính toán mạch EC có HT âm dòng theo hình 2.4Bước 1: Mạch HT dòng nên chon Xr=IcBước 2: HT về đầu và là nối tiếp nên Xn là đ/áp nguồn TH không tải, Xn=Un; Xh=Ib (vì Ic=βIb)Bước 3: Ir= βIb; Ib= (Un-IrRe)/(Rn+rbe+Re)Bước 4: Vẽ hình qui về mạch chuẩnRcRnUnReRnUnrbeReβIbRcIbIcIc1/(Rn+Re+rbe)K=βRe/(Rn+Re+rbe)+UnBước 5: xác định K=β; Kn= 1/(Rn+rbe+Re); Kht=Re/(Rn+rbe+Re)Bước 6: Tính |KKht|= βRe/(Rn+rbe+Re)>>1 Xr=(1/Kht)Xv =>Xr~KnXn/Kht Xr=Ic~Xv/Re=Un/Re Hệ số KĐ áp: K’u=Ur/Un=-IrRc/Un~Rc/Re Với |KKht|>>1IvIbIhtIc4. Ảnh hưởng HT âm đến các tính chất bộ KĐ4.1. Ảnh hưởng đến độ ổn định HSKĐGọi sai số HSKĐ toàn phần bộ KĐ có HT là ΔKtp, bộ không có HT là ΔK , vi phân toàn phần biểu thức (2.2) theo K, Kht, Kn chúng ta códKtp=(K/(1+KKht))dKn +KnK((-1)K/(1+KKht)²)dKht +(Kn/(1+KKht)²)dKSuy ra sai số tương đối:ΔKtp/Ktp~ΔKn/Kn –(KKht/(1+KKht)). ΔKht/Kht +(1/(1+KKht). ΔK/KTừ đây có thể kết luận: Sai số tương đối bộ KĐ có HT nhỏ hơn bộ KĐ không HT (1+KKht) lần.Các tác dụng cụ thể với từng loại HT xem bảng 2.24.2. Ảnh hưởng tới trở kháng vàoHT âm làm thay đổi trở kháng vào của phần mạch nằm trong vòn HT và chỉ phụ thuộc vào cách mắc mạch HT về đầu vào (nối tiếp hay song song).A. Trường hợp nối tiếp:+ khi không HT(KhtXr=0)Zv=Uv/Iv= (Uh+U’)/Iv= rh+rrht+ Có HTZ’v=Uv/Iv= (Uh+U’+KhtXr)/Iv = (Uh(1+KKht)+U’)/IvVậy: Z’v= grh+rrht B. Trường hợp song song:- Không HT:Yv= 1/Zv=Iv/Uv= (Ih+I’)/U= 1/rh + 1/rrht- Có HT:Yvht=(Ih+I’+KhtXr)/U= g/rh + 1/rrht =>Zvht=Zv/gVậy HT âm nối tiếp làm tăng trở kháng vào của phần mạch nằm trong vòng HT lên g lần và HT song song làm giảm đi g lần.4.3 Ảnh hưởng đến trở kháng ra, cách phân tích tương tự chúng ta có kết luận: với HT âm dòng điện thì trở kháng ra của phần mạch trong vòng HT tăng lên g lần và HT áp làm giảm đi g lần.4.4 Ảnh hưởng HT đến dải động của bộ KĐ và méo phi tuyếnNhờ HT âm, dải động của bộ KĐ mở rộng do chỉ một phần tín hiệu vào bộ KĐ Xh=Xv-KKhtXh => Xh= Xv/g, Lúc này bộ KĐ chỉ làm việc với biên độ tín hiệu vào nhỏ và trong khu vực tuyến tính dẫn tới méo phi tuyến cũng nhỏ hơn g lần.4.5 Ảnh hưởng đến tạp âmGiả thiết tạp âm đưa vào giữa hai tầng của một bộ KĐ. Chúng ta có PT:[(Xth-KhtXr)K1+Xta]K2=XrK1K2Kht++XthXtaXrChuyển vế ta có:Xr=[K1K2/(1+K1K2Kht)]Xth+[K2/(1+K1K2Kht)]XtaTừ đây có thể kết luận: tỉ số tín hiệu trên tạp âm càng lớn khi K1 lớn và chỉ có thể khử tạp âm sau tầng thứ nhất chứ HT không thể làm giảm tạp âm xuất hiện ngay từ đầu vào bộ KĐ.4.6 Ảnh hưởng đến đặc tính độngĐặc tính động của bộ KĐ bao gồm méo pha và méo tần số, nhưng đặc tuyến pha liên quan chặt chẽ với đặc tuyến tần số. Nếu đặc tuyến tần số có dạng xác định thì đặc tuyến pha cũng đảm bảo. Các đặc tính động của bộ KĐ được xác định bởi dải tần làm việc.Bộ KĐ có HT có thời gian xác lập và độ sụt đỉnh HSKĐ giảm đi g lần so với khi không có HT.