CHƯƠNG i : NHẬP môn điện tử học

CHƢƠNG 1

NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ HỌC

1.1 Tín hiệu

1.2 Phổ tần của tín hiệu

1.3 Tín hiệu số và tương tự

1.4 Khuếch đại tín hiệu

1.5 Mô hình mạch khuếch đại

1.6 Đáp ứng tần của mạch khuếch đại

1.7 Phản hồi trong bộ khuếch đại

1.1 TÍN HIỆU

Tín hiệu chứa đựng thông tin về những sự vật sự việc khác nhau trong thế giới vật chất

của chúng ta. Có khá nhiều những ví dụ về tín hiệu như: Thông tin về thời tiết, được chứa đựng

trong những tín hiệu thể hiện nhiệt độ, áp suất, tốc độ gió,…Giọng nói trên một chương trình

radio đọc bản tin thời sự vào một mirco chính là một tín hiệu âm thanh. Nó chứa đựng những

thông tin về các vấn đề của thế giới. Để kiểm tra tình trạng của một lò phản ứng hạt nhân, người

ta sử dụng những công cụ để đo đạc vô số các thông số liên quan, mỗi công cụ cung cấp một loại

tín hiệu.

Để thu được những thông tin cần thiết từ một tập hợp các tín hiệu ta phải xử lý tín hiệu

theo những cách thức nhất định. Quá trình xử lý thông tin này được thực hiện một cách thuận tiện

bởi các hệ thống điện tử. Tuy nhiên, để thực hiện được điều này, trước tiên tín hiệu cần xử lý phải

được chuyển đổi sang dạng tín hiệu điện, có thể là dòng điện hay điện áp. Quá trình này được

thực hiện bởi các thiết bị được gọi là bộ chuyển đổi (cảm biến, sensor). Trong thực tế tồn tại rất

nhiều bộ chuyển đổi, mỗi bộ chuyển đổi chỉ phù hợp với một trong vô số các dạng khác nhau của

tín hiệu vật lý. Ví dụ như, sóng âm thanh sinh ra bởi con người có thể chuyển đổi sang tín hiệu

điện bằng việc sử dụng một micro, dựa vào bộ chuyển đổi áp suất. Do mục tiêu của chúng ta ở

đây không phải là nghiên cứu các bộ chuyển đổi, nên ta sẽ giả thiết rằng tín hiệu mong muốn đã

được chuyển về dạng tín hiệu điện và được biểu diễn thông qua một trong hai dạng tương đương

được mô tả trong Hình 1.1

Trong Hình 1.1(a) tín hiệu được miêu tả thông qua nguồn điện áp

() s

v t

có nội trở nguồn

Rs. Với cách miêu tả khác trong Hình 1.1(b) tín hiệu được thể hiện thông qua nguồn dòng điện

() s

i t

có nội trở nguồn Rs. Mặc dù hai cách miêu tả này là tương đương, nhưng dạng ở Hình 1.1(a)

(được biết đến như dạng Thevenin) được sử dụng nhiều hơn khi Rs có giá trị thấp. Còn dạng ở

Hình 1.1(b) (dạng Norton) lại được sử dụng nhiều hơn khi Rs có giá trị cao. Phần sau của chương

sẽ lý giải rõ điều này khi đề cập về những dạng khác nhau của các bộ khuếch đại. Chú ý rằng với

hai mô tả trong Hình 1.1 để cho tương đương, những thông số của chúng phải thỏa mãn phương

trình:

( ) ( ) s s s v t R i t 

Từ phần thảo luận trên, ta thấy tín hiệu là một đại lượng biến đổi theo thời gian và nó có

thể được miêu tả thông qua một đồ thị như Hình 1.2. Trong thực tế nội dung thông tin nằm trong

sự thay đổi độ lớn của tín hiệu theo thời gian - tức là thông tin được chứa đựng trong những

“đường gợn sóng” của dạng tín hiệu. Nhìn chung, những dạng sóng như thế này khó có thể mô tả

bằng toán học. Nói theo cách khác, không dễ dàng để miêu tả cô đọng một dạng sóng bất kỳ như

Hình 1.2. Hiển nhiên, việc mô tả dạng tín hiệu có một tầm quan trọng rất lớn đối với mục đích

thiết kế những mạch xử lý tín hiệu thích hợp nhằm thực hiện những chức năng mong muốn trên

những tín hiệu cho trước.

Hình 1.1 Hai cách khác nhau khi thể hiện nguồn tín hiệu

(a) Dạng Thevenin (b) Dạng Norton

Hình 1.2 Tín hiệu điện áp bất kỳ

1.2 PHỔ TẦN SỐ CỦA TÍN HIỆU

Một phương pháp mô tả đặc tính của tín hiệu rất hiệu quả, với bất kỳ hàm thời gian nào,

là theo phổ tần số của nó. Cách mô tả tín hiệu này đạt được thông qua các công cụ toán học như

chuỗi Furie và biến đổi Furie. Ở đây, ta không cần quan tâm chi tiết đến những biến đổi này mà

chỉ cần hiểu rằng chúng cho ta phương pháp mô tả một tín hiệu điện áp

() s

v t

hoặc một tín hiệu

dòng điện

() s

i t

như là tập hợp các tín hiệu hình sin có tần số và biên độ khác nhau. Điều này làm

cho sóng hình sin trở thành một tín hiệu rất quan trọng trong phân tích, thiết kế và kiểm tra các

mạch điện tử. Chính vì vậy, trước tiên, ta sẽ đi tìm hiểu qua về những tính chất của đường hình

sin. Hình 1.3 trình bày một dạng tín hiệu điện áp hình sin

() a

v t

() a

v t

=

sin V t a 

(1.1)