Ngày 20/07/2021 13:25:19 / Lượt xem: 7002 / Người đăng: biendt / Tác giả: Lược dịch và tổng hợp

Mạch tạo một xung răng cưa đơn giản

Đây là một mạch rất đơn giản để phát xung tam giác. Nó có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong mạch điện tử, có yêu cầu xung tam giác. Ngoài ra nó cũng có thể sử dụng phát không đối xứng để ứng dụng trong kiểm tra audio. Ngoài ra mạch còn có thể cung cấp thêm tính năng phát xung vuông để tiện dùng cho các dụng khác nhau.

1- Mạch điện cơ bản

Mạch được thiết kế sử dụng với điện áp nguồn là 5VDC, nhưng với điện áp khác có thể được ứng dụng tốt và phù hợp với dải điện áp vận hành của Op-amp.

Lưu ý : Sơ đồ mạch chưa cung cấp nguồn nuôi cho Op-amp và thực tế chúng ta phải cung cấp nguồn nuôi cho Op-amp và theo dải điện áp hoạt động của Op-amps

 Mạch được sử dụng 2 Op-amp chủng loại 741 hoặc chúng ta có thể sử dụng loại Op-amp khác có tuyến tính tốt hơn và tích hợp tối thiểu 2 Op-amp trên một chíp.
Nhìn trên mạch thì Op-amp bên phải hoạt động là một mạch tích phân và Op-amp bên trái hoạt động là tương đương 1 mạch so sánh. Khi cấp nguồn cho mạch, thì đầu ra của mạch so sánh ở mức cao, tín hiệu này sẽ được dẫn đến mạch so sánh thông qua điện trở R. Tụ điện C được nạp và thời gian nạp RC là không đổi. Trong khi tụ điện nạp, đầu ra của mạch tích hợp cũng ở mức thấp với cùng thời gian nạp RC. Khi đầu vào (+) của mạch so sánh thông qua bộ chia điện áp của điện trở 47K và 100K, là được lái đủ thấp sau đó thay đổi trạng thái và mạch tích hợp bắt đầu hoạt động ngược lại.

Tần số chuẩn của xung đầu ra được quyết định bởi thời gian RC. Một nửa chu kỳ chính là thời gian nạp RxC và Chu kỳ đầy đủ là gấp đôi thời gian RxC. Tức Chu kỳ = Thời gian nạp RC + thời gian xả RC

Công thức tần số : 

 F_OSC =1 / (2 x R x C)

 Trong mạch nguyên lý trên. Ta lấy R là 22K, tụ C là 100nF như vậy thì tần số dao động là :

F_OSC =1/ (2 x 22x10³ x 100x10^-9)

Tính toán sơ bộ chúng ta được Fosc là 227.2 Hz. 

Lưu ý : Do R và C có sai số nên giá trị tính toán sẽ sai khác so với thực tế khi dùng máy chuẩn để đo. 

 2- Loại bỏ thành phần DC ở xung tam giác đầu ra

 Nếu xung chuẩn đầu ra (AC) có thêm cả thành phần một chiều DC và được cung cấp cho một mạch đo lường. Khi đó nó làm sai lệch và ảnh hưởng kết quả đo lường.

Phương án để loại bỏ thành phần DC là chúng ta mắc một tụ nối tiếp ở đầu ra. Giá trị và kiểu của tụ điện phụ thuộc vào tần số hoạt động. Ví dụ tần số dao động dưới 100Hz ta sử dụng tụ có trị số 4.7uF đến 10uF. Kiểu tụ điện cần phải phù hợp theo đặc tính tần số, nếu không sẽ bị méo mó tín hiệu.

Để kiểm chứng có sự liên quan của thành phần DC trong xung tam giác đầu ra, chúng ta sử dụng một máy hiện sóng.

- Khi chưa có tụ điện : Thành phần DC có trong xung tam giác đầu ra, với điểm đo là TP1. Khi đó sóng hiện thị đo được nằm trên điểm điện áp trục 0. Nguyên nhân do thành phần DC gây ra.
- Khi lắp thêm tụ điện : Tụ điện có chức năng cho thành phần xoay chiều qua và giữ thành phần 1 chiều. Do đó đầu ra sẽ không còn thành phần một chiều. Với điểm đo TP2 chúng ta nhìn thấy sóng hiện thị được nằm sát ngày điện áp trục 0.

3- Khuếch đại tín hiệu

  Do bản chất của sóng tam giác và các ứng dụng của chúng, hầu hết mức tín hiệu phải ở mức cao nhất và đạt đến mức nguồn cung cấp. Do vậy chúng ta cần phải có thêm một thành phần khuếch đại sau tín hiệu ra. Để khuếch đại tín hiệu chúng ta dùng một transistor như 2N2222 hoặc tương đương cao hơn.
Sơ đồ cơ bản như hình vẽ :

 Kết quả khi kiểm chứng trên máy hiện sóng : Chung đất, chung giá trị vol/div.
- Đường mầu vàng là dạng sóng đầu ra của mạch vi phân. Điểm thấp nhất 2.4V so với trục 0V và cao nhất 4V so với trục 0. Vậy điện áp khoảng 1.6Vpp
- Đường màu xanh lá là sạng sóng đầu ra sau tụ điện cách ly thành phần DC. Điện áp đỉnh là 1.4Vpp. Điện áp thấp nhất ở trục 0V.
- Đường màu xanh da trời là dạng sóng sau khuếch đại transitor. Điện áp đỉnh cao nhất khoảng 5Vpp. Điện áp thấp nhất ở trục 0V.

Lưu ý :

Do đây là mạch cơ bản về nguyên lý để tạo sóng tam giác. Thực tế chi tiết hơn tùy thuộc vào từng ứng dụng để mở rộng và tối ưu. 

Ngoài ra do các trị số linh kiện sai số so với lý thuyết. Do vậy để hiệu chỉnh cần có công cụ đo tham chiếu như máy hiện sóng, máy đếm tần, đồng hồ vạn năng...

Link gốc : http://www.pcbheaven.com/circuitpages/Triangle_Wave_Generator/