Giáo trình Kỹ thuật xung-Số - Đoàn Thị Thanh Thảo

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật xung-Số - Đoàn Thị Thanh Thảo

1. KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘỆỬỄ MÔN ĐI N T - VI N THÔNG KỸẬỐ THU T XUNG - S Biên soạ n: Đoàn Th ị Thanh Th ả o Phạ m Văn Ng ọ c Lư u hành n ộ i b ộ THÁI NGUYÊN 2010 Phầ n 1: K ỹ thu ậ t xung 1
2. Chươ ng 1: KHÁI NIỆ M CHUNG 1. Tín hiệ u xung và tham s ố : 1.1. Đị nh nghĩa Các tín hiệ u đi ệ n áp hay dòng đi ệ n bi ế n đ ổ i theo th ờ i gian đ ượ c chia thành 2 loạ i c ơ b ả n là tín hi ệ u liên t ụ c và tín hi ệ u r ờ i r ạ c (gián đo ạ n). Tín hiệ u liên t ụ c còn g ọ i là tín hi ệế u tuy n tính hay t ươự ng t . Tín hi ệờạ u r i r c gọ i là tín hi ệ u xung hay s ố Tiêu biể u cho tín hi ệ u liên t ụ c là tín hi ệ u sin, nh ư hình 1, v ớ i tín hi ệ u sin ta có thể tính đ ượ c biên đ ộ c ủ a tín hi ệ u t ạ i t ừ ng th ờ i đi ể m khác nhau. V Vp + + + + + - - - - - t -Vp Hình 1.1: Tín hiệ u hình sin Ngượạ c l i tiêu bi ể u cho tín hi ệờạ u r i r c là tín hi ệ u vuông, d ạ ng tín hi ệư u nh hình 2, biên độ c ủ a tín hi ệ u ch ỉ có 2 giá tr ị m ứ c cao VH và mứ c th ấ p VL, thờ i gian chuyểứ n m c tín hi ệừứ u t m c cao sang m ứấ c th p và ng ượấắ c là r t ng n coi nh ưằ b ng 0 V V VH VH VL t t VL a) b) Hình 1.2: a, xung vuông điệ n áp > 0. b, xung vuông đi ệ n áp đ ề u nhau Tín hiệ u xung không ch ỉ có tín hi ệ u xung vuông mà còn có m ố t s ố d ạ ng tín hi ệ u khác như xung tam giác, răng c ư a, xung nh ọ n, xung n ấ c thang có chu kỳ tu ầ n hoàn theo thờ i gian v ớ i chu kỳ l ặ p l ạ i T. 2
3. u u t t A: xung tam giác B. Xung nhọ n (vi phân) u u t t C. Xung răng cư a D. xung nấ c thang (hàm mũ - tích phân) Hình 1.3: Các dạ ng tín hi ệ u xung: Trong nhiề u tr ườ ng h ợ p xung tam giác có th ể coi là xung răng c ư a Các dạ ng xung c ơ b ả n trên r ấ t khác nhau v ề d ạ ng sóng, nh ư ng có đi ể m chung là thờồạ i gian t n t i xung r ấắựế t nh t, s bi n thiên biên đ ộừấ t t p lên cao (xung nh ọừ n) và t cao xuố ng th ấ p (n ấ c thang, tam giác) x ả y ra r ấ t nhanh Đị nh nghĩa: Tín hiệ u xung đi ệ n áp hay xung dòng điên là nh ữ ng tín hi ệ u có th ờ i gian tồ n t ạ i r ấ t ng ắ n, có th ể so sánh v ớ i quá trình quá đ ộ trong m ạ ch đi ệ n mà chúng tác dụ ng. 1.2. Các tham số c ơ b ả n c ủ a tín hi ệ u xung: Tín hiệ u xung vuông nh ư hình 1 là m ộ t tín hi ệ u xung vuông lý t ưở ng, th ự c t ế khó có 1 xung vuông nào có biên độ tăng và gi ả m th ẳ ng đ ứ ng nh ư v ậ y: u Um 0.9Um u tx Δu Um tng m U 0.1Um 0 T 0 tđ t ttr ts t tx A, xung vuông lý tưở ng B, xung vuông thự c t ế Hình 1.4 Dạ ng xung 3
4. Xung vuông thựếớ c t v i các đo ạặư n đ c tr ng nh ưườướỉ : s n tr c, đ nh, s ườ n sau. Các tham số c ơ b ả n là biên đ ộ Um, độ r ộ ng xung tx, độ r ộ ng s ườ n tr ướ c ttr và sau ts, độ s ụ t đ ỉ nh ∆u - Biên độ xung Um xác đị nh b ằ ng giá tr ị l ớ n nh ấ t c ủ a đi ệ n áp tín hi ệ u xung có đượ c trong th ờ i gian t ồ n t ạ i c ủ a nó. - Độ r ộ ng s ườ n tr ướ c ttr, sườ n sau ts là xác đị nh b ở i kho ả ng th ờ i gian tăng và thờ i gian gi ả m c ủ a biên đ ộ xung trong kho ả ng giá tr ị 0.1Um đế n 0.9Um . - Độ r ộ ng xung Tx xác đị nh b ằ ng kho ả ng th ờ i gian có xung v ớ i biên đ ộ trên m ứ c 0.1Um (hoặ c 0.5Um). - Độ s ụ t đnh ỉ xung ∆u thể hi ệ n m ứ c gi ả m biên đ ộ xung t ươ ng t ứ ng t ừ 0.9Um đế n Um. Vớ i dãy xung tu ầ n hoàn ta có các tham s ố đ ặ c tr ư ng nh ư sau: - Chu kỳ lặ p l ạ i xung T là kho ả ng th ờ i gian gi ữ a các đi ể m t ươ ng ứ ng c ủ a 2 xung kế ti ế p, hay là th ờ i gian t ươ ng ứ ng v ớ i m ứ c đi ệ n áp cao tx và mứ c đi ệ n áp thấ p tng T = tx + tng(1) - Tầ n s ố xung là s ố l ầ n xung xu ấ t hi ệ n trong m ộ t đ ơ n v ị th ờ i gian. 1 F= (2) T - Thờ i gian ngh ỉ tng là khoả ng th ờ i gian tr ố ng gi ữ a 2 xung liên ti ế p có đi ệ n nh ỏ hơ n 0.1Um (hoặ c 0.5Um). γ - Hệ s ố l ấ p đ ầ y là tỷ s ố gi ữ a đ ộ r ộ ng xung tx và chu kỳ xung T t γ = x (3) T γ < Do T = tx + tng vậ y ta luôn có 1 - Độ r ỗ ng c ủ a xung Q là tỷ s ố gi ữ a chu kỳ xung T và đ ộ r ộ ng xung tx. T Q = (4) tx * Trong kỹậ thu t xung - s ốườửụ ng i ta s d ng ph ươ ng pháp s ốốớ đ i v i tín hi ệ u xung vớ i quy ướ c ch ỉ có 2 tr ạ ng thái phân bi ệ t 4
5. - Trạ ng thái có xung (tx) vớ i biên đ ộ l ớ n h ơ n m ộ t ng ưỡ ng UH gọ i là tr ạ ng thái cao hay mứ c “1”, m ứ c UH thườ ng ch ọ n c ỡ t ừ 1/2Vcc đ ế n Vcc. - Trạ ng thái không có xung (tng) vớ i biên đ ộ nh ỏ h ơ n 1 ng ưỡ ng UL gọ i là tr ạ ng thái thấ p hay m ứ c “0”, UL đượ c ch ọ n tùy theo ph ầ n t ử khóa (tranzito hay IC) - Các mứ c đi ệ n áp ra trong d ả i UL < U < UH đượ c g ọ i là tr ạ ng thái c ấ m 2. Các dạệơả ng đi n áp đ n gi n và ph ảứủạệ n ng c a m ch đi n RC – RL đ ốớ i v i dạ ng xung. Trong lý thuyếềạọườ t v m ch l c ng i ta chia m ạọ ch l c thành 2 lo ạạọ i là m ch l c thụộ đ ng và m ạọ ch l c tích c ự c, các m ạọụộ ch l c th đ ng dùng các ph ầửơả n t c b n R-L- C còn đượ c chia thành m ộ t s ố lo ạ i Theo linh kiệ n có m ạ ch l ọ c RC, RL, LC Theo tầốọọ n s ch n l c có: m ạọ ch l c thông th ấạọ p, m ch l c thông cao, m ạọ ch l c thông dảạọặả i và m ch l c ch n d i tùy theo các s ắếủừạ p x p c a t ng lo i linh ki ệ n trong mạ ch mà ta s ẽ đ ượ c các m ạ ch l ọ c t ươ ng ứ ng. 2.1. Khái niệ m - Để xác đnh ị đi ệ n áp đ ầ u ra c ủ a m ạ ch đi ệ n tuy ế n tính ura(t) khi đầ u vào tác dụ ng m ộ t đi ệ n áp uvào(t) có dạ ng ph ứ c t ạ p ta có th ể áp d ụ ng nguyên lý x ế p ch ồ ng đ ể xác đị nh đi ệ n áp l ố i ra ph ụ thu ộ c vào đi ệ n áp l ố i vào. - Khi tín hiệ u l ố i vào ph ứ c t ạ p ta phân tích thành d ạ ng tín hi ệ u đ ơ n gi ả n l ố i vào (1) rồ i t ừ đó ta tính k ế t qu ả tạ i đ ầ u ra c ủ a t ừ ng thành ph ầ n tín hi ệ u đ ơ n gi ả n ura (t), (2) ura (t), cuố i cùng ta th ự c hi ệ n l ấ y t ổ ng tín hi ệ u ra t ạ i ta đ ượ c tín hi ệ u ra ura(t) - Nhữ ng d ạ ng xung c ơ b ả n là d ạ ng xung hình ch ữ nh ậ t, hình thang, hình tam giác, hình chuông, dạ ng e mũ. - Tín hiệ u vào có th ể là t ổ ng c ủ a tín hi ệ u đi ệ n áp hay dòng đi ệ n c ủ a d ạ ng xung dướ i đây a. u E t 0 t Là dạ ng tín hi ệ u xung vuông đ ộ t bi ế n 5
6.  >= E khi t t0 U(t) = E.1(t0) =  = t  0 > 0) ta có 1(t0) = 1(t – t0) = = k(t t0 ) khi t t0 U(t) = k(t – t0).1(t0) =  = E[1 exp( (t t0 ))] khi t t0 =  >=  0 khi t t0 d. Ví dụ : mộốườợ t s tr ng h p thay đ ổạ i d ng xung ph ứạ c t p thành d ạ ng xung đ ơ n giả n * Dạ ng xung vuông  1  khi t t1 or t t2 t1 t2 t 1 2 U(t) = u (t) + u (t) vớ i u U1(t) 1 1 khi t >= t 1  1 t1 t2 t U (t) = 1(t0) = < -1 0 khi t t1 U2(t) 6
7. − >= 1 khi t t2 U2(t) = -1(t ) =  0 0 khi t = α = a1 3 4 a2 k(t t1 ) t t1 1 arctg(k) 1 t1 t2 a1 a2 t Trong đó u (t) =  = t α = arctg(k) 2 2 2 1 U (t) =  = t α = arctg(h) 2 3 3 2 U (t) =  = t α = arctg(h) 2 4 4 2 U (t) =  = t 1  1 1 t1 t2 t U (t) = = t t1 t 2 2 2 U (t) =  =  0 t t3 * Dạ ng răng c ư a.  k(t − t ) t = t1 u3(t) 2 u2(t) U (t) = -k(t – t2) t >= t2 7
8. 3 U (t) = -E(1 – exp(-β(t – t2))) t >= t2 2.2. Mạ ch l ọ c RC: Cơ b ả n có m ạ ch l ọ c thông thấ p và m ạ ch l ọ c thông cao R V0 V0 Vi 2 Vi fC f A. Mạ ch l ọ c thông th ấ p B. Đáp ứ ng t ầ n s ố Hình 1.5: Mạ ch l ọ c RC và đáp ứ ng xung c ủ a m ạ ch l ọ c 1 - Tầ n s ố c ắ t c ủ a m ạ ch l ọ c là F = (5) tươ ng ứ ng v ớ i đi ệ n áp C 2π RC V = i V0 V0 là biên độ đi ệ n áp l ố i ra, Vi là biên độ đi ệ n áp l ố i vào 2 1 - Điệ n áp l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c thông th ấ p là v()() t= ∫ v t dt (6) 0 RC i dv() t - Điệ n áp l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c thông cao là v() t= RC i (7) 0 dt - Trong đó v0(t), vi(t) là điệ n áp tín hi ệ u l ố i ra và l ố i vào t ạ i th ờ i đi ể m t 2.3. Mạ ch RL Ngườ i ta có th ể dùng đi ệởếợớộả n tr R k t h p v i cu n c m L đ ểạ t o thành các ω 1 mạ ch l ọ c thay cho t ụ C, do tích ch ấ t c ủ a L và C ng ượ c nhau ZL = j L , ZC = do jωC đó khi dùng mạ ch l ọ c thông th ấ p, thông cao RL thì cách m ắ c ng ượ c l ạ i v ớ i m ạ ch RC 8
9. L R V0 V0 V V i R i L B. Mạ ch l ọ c thông cao A. Mạ ch l ọ c thông th ấ p Hình 1.6: Mạ ch l ọ c thông th ấ p, thông cao dùng RL R Đáp ứầốưạọ ng t n s nh m ch l c RC. T ầốắủạọ n s c t c a m ch l c là F = (8) C 2π L R Điệ n áp l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c thông th ấ p là v()() t= ∫ v t dt (9) 0 L i L dv() t Điệ n áp l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c thông cao là v() t = i (10) 0 R dt 3. Phả n ứ ng c ủ a m ạ ch l ọ c RC đ ố i v ớ i các xung đ ơ n 3.1. Điệ n áp l ấ y ra trên đi ệ n tr ở (m ạ ch vi phân) C V0 Vi i R Hình 1.7: Mạ ch RC đi ệ n áp l ấ y ra trên R ω = 2π Tín hiệ u l ố i vào là vi(t) tuầ n hoàn v ớ i chu kỳ T, t ầ n s ố góc là T , tín hiệ u lố i ra là v0(t) 1 2  1  2 Trở kháng c ủ a m ạ ch là ZRR=2 +  =1 +   (11) ωC   ωRC  1 Khi đó đặ t F = là tầ n s ố c ắ t c ủ a m ạ ch C 2π RC 9
10. v() t Dòng điệ n trong m ạ ch là i() t = i (12) Z v() t = = i vR ().() t R i t 1 2 1+   ωRC  Điệ n áp l ố i ra bi ế n thiên sau kho ả ng th ờ i gian ∆t là từ t0 đế n t1 là dv() t ∆ = 1 i v0 () t 1 2 dt (13) 1+   ωRC  Khi đó ta có lố i vào là tín hi ệ u xung vuông thì l ố i ra là tín hi ệ u xung vi phân vi v0 v0 t t t A. Tín hiệ u vào B. Tín hiệ u ra Các tín hiệ u ra v ớ i RC thay đ ổ i HHình 1.8: Đáp ứ ng xung l ố i vào và ra c ủ a m ạ ch RC l ố i ra trên R Tín hiệ u l ố i vào là Sin thì tín hiệ u l ố i ra là sin sớ m pha 900 = ω vi ( t ) A sin( t) thì tín hiệ u l ố i ra là =ω1 ω = ω 1 ω + 0 v0 ( t ) Ac os( t ) A sin( t 90 ) 1 2  1  2 1+  1 +   ωRC   ω RC  3.2. Tín hiệ u l ấ y ra trên t ụ đi ệ n: R V0 Vi 10
11. Hình 1.9: Mạ ch RC l ố i ra trên C ω = 2π Tín hiệ u l ố i vào là vi(t) tuầ n hoàn v ớ i chu kỳ T, t ầ n s ố góc là T , tín hiệ u lố i ra là v0(t) 1 2  1  2 Trở kháng c ủ a m ạ ch là ZRR=2 +  =1 +   ωC   ωRC  1 Khi đó đặ t F = là tầ n s ố c ắ t c ủ a m ạ ch C 2π RC v() t Dòng điệ n trong m ạ ch là i() t = i Z =q( t ) = 1 = 1 vC()()() t i t dt v i t dt Điệ n áp l ố i ra trên t ụ là CC 1 2 RC 1+   ωRC  Điệ n áp l ố i ra thay đ ổ i kho ả ng th ờ i gian ∆t là = 1 vC()() t2 ∫ v i t dt 1  RC 1+   ωRC  Vi V0 V0 t t t A. xung lố i vào B. xung lố i ra khi tích RC thay đ ổ i Hình 1.10: Đáp ứ ng xung l ố i ra c ủ a m ạ ch RC l ố i ra trên C 1 v( t )= A sin(ω t − 900 ) = ω 0 2 vi ( t ) A sin( t) thì tín hiệ u l ố i ra là 1  ωRC 1+   ωRC  4. Chế đ ộ khóa c ủ a tranzito 4.1. Các yêu cầ u c ơ b ả n: Tranzito làm việởếộ c ch đ khóa ho ạộưộ t đ ng nh m t khóa đi ệử n t đóng m ở mạ ch v ớ i t ố c đ ộ nhanh (t ừ 10-9 đế n 10-6 s) do đó nó có nhiề u đ ặ c đi ể m khác so v ớ i chếộếạư đ khu ch đ i nh đã kh ả o sát tr ướởầ c đó ph n nguyên lý k ỹậệử thu t đi n t - Yêu cầ u c ơ b ả n v ớ i tranzito làm vi ệ c ở ch ế đ ộ khóa là đi ệ n áp đ ầ u ra có 2 trạ ng thái khác bi ệ t là: 11
12. * Ura >= UH khi Uvào = UH Chếộ đ khóa c ủ a tranzito đ ượ c xác đ ịằếộệ nh b ng ch đ đi n áp hay dòng đi ệ n mộề t chi u cung c ấừ p t ngoài qua 1 m ạụợệở ch ph tr (đi n tr làm khóa th ườ ng đóng hay mởệ ). Vi c chuy ểạ n tr ng thái c ủ a khóa th ườượựệờộ ng đ c th c hi n nh m t tín hi ệ u xung có cự c tính thích h ợ p tác đ ộ ng t ớ i đ ầ u vào. Tùy tr ườ ng h ợ p mà tranzitor có th ể chuyểạ n tr ng thái tu ầ n hoàn nh ờộạồếươ m t m ch h i ti p d ng ph ảồừầ n h i t đ u ra t ớ i đầ u vào c ủ a m ạ ch khi đó không c ầ n xung đi ề u khi ể n nh ư m ạ ch dao đ ộ ng đa hài dùng tranzitor ta sẽ kh ả o sát bài sau: Xét mạ ch đi ệ n nh ư xau +ECC IC RC ura RB uCE Rt uv IB uBE Hình 1.11: Mạ ch khóa đ ả o dùng tranzitor Khi làm việ c l ự a ch ọ n giá tr ị UL, UH, RB, RC cho phù hợ p đ ể m ạ ch làm vi ệ c ở chế đ ộ khóa Trạ ng thái đóng: Khi lố i vào uV = 0 (tươ ng ứ ng uV < UL) nên UB = 0, tranzitor không phân cự c nên như ng d ẫ n t ứ c tranzitor ở tr ạ ng thái đóng (c ấ m) khi đó dòng IB = 0 và IC = 0 Điệ n áp l ố i ra trên c ự c C c ủ a tranzitor khi không có tr ở t ả i Rt là ura = +ECC, hay ura = ECC – ICRC = ECC Khi có trở t ả i Rt đượ c mác thêm vào m ạ ch (ho ặốượướố c l i ra đ c đ a t i l i vào c ủ a mạ ch ti ế p theo v ớ i tr ở t ả i l ố i vào Rt) thì điệ n áp l ố i ra (Ecc = Vcc) R t VCC RR+ Ura = VCC. t C , chọ n RC = Rt khi đó ura = 2 hay ura = ECC/2 12
13. ura = ECC/2 là mứ c nh ỏ nh ấ t c ủ a đi ệ n áp ra m ứ cc cao ở tr ạ ng thái H, do đó đ ể phân biệ t đ ượ c ch ắ c ch ắ n v ớ i tr ạ ng thái H ta ch ọ n UH = UH, khi đó tranzitor sẽ chuy ể n trạ ng thái m ở (thông bão hòa), khi đó đi ệ n áp l ố i ra ph ả i th ỏ a mãn đi ề u ki ệ n Ura <= UL, khi đó điệ n tr ở RC ta phả i ch ọ n cho phù h ợ p đ ể th ờ i gian quá đ ộ đ ủ nh ỏ và dòng IC không quá lớ n. Khi ở tr ạ ng thái bão hòa ta có đi ệ n áp r ơ i trên c ự c Baz ơ c ủ a tranzitor UBEbh = 0.6 ÷ 0.8 V (vớ i tranzitor silic) và UBEbh = 0.3V (vớ i tranzitor germani) Và điệ n áp r ơ i trên c ự c Colector c ủ a tranzitor là UC = UCEbh = 0.1 ÷ 0.2V EU− = CC CEbh Do đó dòng IC bão hòa đượ c tính nh ư sau: IC . RC β Khi có dòng trên trở t ả i RC ta tính dòng cự c Baz ơ v ớ i h ệ s ố khu ế ch đ ạ i dòng khi đó ta có thể ch ọ n tr ở t ả i c ự c Baz ơ cho phù h ợ p I I = C B β , trong trườ ng h ợ p c ầ n ch ọ n tranzitor ở tr ạ ng thái bão hòa sâu (tr ạ ng thái bão hòa bề n v ữ ng) ta có th ể tính dòng IB theo công thứ c sau: I I= k C ≈ B β (k là hệ s ố bão hòa sâu, k 2 ÷ 5 lầ n so v ớ i tr ạ ng thái b ắ t đ ầ u đạ t m ứ c bão hòa c ủ a tranzitor) Và điệ n tr ở t ả i l ố i vào RB đượ c ch ọ n theo công th ứ c UU− = V BEbh RB . IBbh Ví dụ 1: Khi dùng tranzitor silic vớ i RC = 5 kΩ khi đó xác đị nh ch ọ n RB khi lố i β = vào Uv = UH = 1.5V thì Ura <= UL = 0.4V, hệ s ố khu ế ch đ ạ i dòng là 100 EE− 0.2  ≈CC =5 = CC Dòng ICbh 1mA hay   RRCC5000   Khi đó dòng Bazơ ở tr ạ ng thái bão hòa là: 13
14. I 1 I = Cbh = =0.01mA = 10µ A Bbh β 100 µ Để tranzitor ở tr ạ ng thái bão hòa b ề n v ữ ng ta ch ọ n IBbh = 50 A (tươ ng ứ ng v ớ i mứ c d ự ch ữ 5 l ầ n) khi tranzitor thông bão hòa UBE = 0.6V vớ i tranzitor silic UU− (1.5− 0.6)V V BE = =18k Ω Trở t ả i l ố i vào RB = µ IABbh 50 Ví dụ 2: Mạ ch đi ệ n nh ư trên tranzitor silic v ớ i ECC = 12V, trở t ả i RC = 1.2 kΩ , hệốếạ s khu ch đ i dòng đi ệ n là 100 l ầộữữ n và đ d tr k = 3 l ầệố n, đi n áp l i vào Ui = 1.5V. Xác đị nh tr ở t ả i l ố i vào RB cho phù hợ p? Dòng IC ở tr ạ ng thái bão hòa là EU− − =CC CEbh =(12 0.2) ≈ ICbh 3 10 mA RC 1.2*10 Dòng IB ở tr ạ ng thái bão hòa là I 10 I= kCbh =3 = 0.3 mA Bbh β 100 Điệ n tr ở RB đượ c ch ọ n có tr ị s ố nh ư sau UU− − =V BEbh =1.5 0.8 = Ω RB −3 2.33 k IBbh 0.3*10 Chọ n đi ệ n tr ở tiêu chu ẩ n là RB = 2.4 kΩ 4.2. Đặ c tính truy ề n đ ạ t Đặ c tính truy ềạủ n đ t c a tranzitor đ ể đánh giá m ứộậủ c đ tin c y c a khóa, ng ườ i ta đị nh nghĩa các tham s ố đ ộ d ự tr ữ ch ố ng nhi ễ u ở m ứ c cao SH và độ d ự tr ữ ch ố ng nhiễ u m ứ c th ấ p SL như sau SH = Ura đóng – UH SL = UL – Ura mở Ura đóng, Ura mở là các điệ n áp l ố i ra th ự c t ế c ủ a tranzitor lúc đóng hay m ở t ươ ng ứng. V ớ i tr ườ ng h ợ p nh ư ví d ụ 1 trên ta có SH = Ura đóng – UH = 2.5 – 1.5 = 1V (khi UV = UH) 14
15. Vùng bão U0 hòa Vùng cấ m 2.5 2 SH UH Vùng khóa 1 0.4 SL UBEbh 0.2 UV UL 1 UH 2 3 Hình 1.12: Đặ c tính truy ề n đ ạ t c ủ a tranzitor Ở đây vùng c ấ m t ươ ng đ ươ ng v ớ i vùng transitor làm vi ệ c trong mi ề n khu ế ch đạ i tuy ế n tính Từ đ ặ t tính truy ề n đ ạ t trên ta có th ể đ ạ t đ ượ c m ứ c SH lớ n khi ta ch ọ n ECC, RC, RB cho thích hợ p Do SL khá nhỏ do đó chúng ta c ầ n ph ả i quan tâm đ ế n tính ch ố ng nhi ễ u v ớ i m ứ c thấ p. Do Urabh = UCEbh không thể gi ả m nh ỏ h ơ n do đ ặ c tính c ủ a tranzitor do đó mu ố n tăng SL ta cầ n ph ả i tăng m ứ c UL. Khi đó thay vì trở t ả i l ố i vào RB ngườ i ta m ắ c thêm vào cự c Baz ơ c ủ a tranzitor m ộ t vài con Diode và đi ệ n tr ở phân áp cho tranzitor ho ạ t độ ng ECC ECC RC RC Ura Ura R1 R1 UV UV R2 R2 A. B. ECC RC Ura R1 UV R2 -E C. Hình 1.13: Các biệ n pháp nâng cao SL 15
16. 5. Chế đ ộ khóa c ủ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Khi làm việởếộ c ch đ xung, m ạ ch vi đi ệửế n t tuy n tính ho ạộ t đ ng nh ưộ m t khóa điệ n t ử đóng, m ở nhanh, đi ể m làm vi ệ c luôn nh ằ m trong vùng bão hòa c ủ a đ ặ c tuyế n truy ề n đ ạ t Ura= f(Uvào). Khi đó điệ n áp l ố i ra ch ỉ n ằ m ở 1 trong 2 m ứ c bão hòa + − Uramax và Uramax ứng v ớ i biên đ ộ UV đủ l ớ n. Ta xét các m ạ ch so sánh nh ư sau +VCC + Ui U0 - Ui -VCC Hình 1.14: Mạ ch khu ế ch đ ạ i so sánh ± Đây là mạ ch khu ế ch đ ạ i so sánh dùng 2 ngu ồ n nuôi đ ố i x ứ ng VCC , điệ n áp đ ặ t + - vào lố i vào không đ ả o (+) g ọ i là Ui và điệ n áp đ ặ t vào l ố i vào đ ả o (-) là Ui Tùy thuộ c đi ệ n áp c ủ a 2 l ố i vào đ ả o và không đ ả o này so sánh v ớ i nhau mà l ố i ra củ a b ộ khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán ở 1 trong 2 tr ạ ng thái nh ư sau + - - Nế u l ố i vào Ui > Ui thì tố i ra U0 = +VCC gọ i là tr ạ ng thái bão hòa d ươ ng + - - Nế u l ố i vào Ui < Ui thì tố i ra U0 = -VCC gọ i là tr ạ ng thái bão hòa âm Thự c t ế thông th ườ ng m ạ ch khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán dùng làm m ạ ch so sánh đ ể thự c hi ệ n so sánh m ộ t tín hi ệ u l ố i vào Ui vớ i m ộ t ngu ồ n đi ệ n áp chu ẩ n UR. Tùy theo yêu cầủừạ u c a t ng m ch mà ta đ ểệốởố đi n áp l i vào l i vào đ ảặ o ho c không đ ả o còn lố i vào còn l ạ i đ ượ c n ố i v ớ i m ộ t ngu ồ n đi ệ n áp chu ẩ n UR 5.1. Mạ ch so sánh m ộ t ng ưỡ ng: Thự c hi ệ n so sánh biên đ ộ c ủ a đi ệ n áp l ố i vào UV vớ i 1 đi ệ n áp chu ẩ n UR (Ungưỡ ng) có thể là d ươ ng ho ặ c âm, thông th ườ ng giá tr ị UR đượ c đnh ị tr ướ c c ố đnh, ị còn giá trị UV là có giá trị bi ế n đ ổ i theo th ờ i gian c ầ n đ ượ c quan tâm, đánh giá. Khi tín hiệố u l i vào biên đ ổậ i ch m quanh giá tr ịệ đi n áp chu ẩ n thì tín hi ệốếổấ u l i ra bi n đ i r t nhanh. Khi UV = UR thì tín hiệ u l ố i ra b ộ so sánh có s ự thay đ ổ i c ự c tính c ủ a đi ệ n áp + − từ U ramax tớ i U ramax hoặ c ng ượ c l ạ i. Trườ ng h ợ p UR = 0, khi đó mạ ch so sánh s ẽ th ự c hi ệ n xác đ ị nh lúc thay đ ổ i c ự c tính củ a tin hi ệ u l ố i vào UV 16
17. Trườ ng h ợ p 1: Điệ n áp đ ư a vào l ố i vào đ ả o và đi ệ n áp chu ẩ n đ ư a t ớ i l ố i vào không đả o: +VCC +VCC + U ramax Ui U0 0 U U ΔU R - i -VCC U ramax -VCC UR Hì nh 1.15: Mạ ch so sánh l ố i vào đ ả o Theo mạ ch trên thì đi ệ n áp Ui và điệ n áp chu ẩ n UR đượ c đ ư a t ớ i l ố i vào đ ả o và lố i vào thu ậ n (không đ ảươứủộ o) t ng ng c a b so sánh, hi ệ u tín hi ệố u l i vào là ∆ U = Ui – UR là điệ n áp gi ữ a 2 đ ầ u vào so sánh c ủ a IC t ừ đó ta s ẽ xác đ ị nh đ ượ c hàm truyề n c ủ a nó ∆ + Nế u Ui 0 khi đó lố i ra Ura = U ramax = +VCC ∆ − Nế u Ui > UR thì U UR thì U > 0 khi đó lố i ra Ura = U ramax = +VCC Khi đó lố i ra s ẽ đ ả o c ự c tính khi Ui chuyể n qua giá tr ị UR. 17
18. Chú ý: Trong trườ ng h ợ p đi ệ n áp l ố i vào Ui và UR lớ n h ơ n giá tr ị đi ệ n áp đ ầ u vào tố i đa cho phép c ủ a IC khi đó chúng ta c ầ n m ắ c đ ầ u vào qua m ộ t m ạ ch phân áp điệởướ n tr tr c khi đ ướố a t i l i và + ho ặủ c – c a IC. Khi m ạ ch làm vi ệớốộ c v i t c đ thay đổ i xung quá l ớ n v ớ i đi ệ n áp l ố i ra thay đ ổ i c ỡ vài V/ µs , IC không chuyể n m ạ ch k ị p khi đó ta có thể s ử d ụ ng các IC so sánh chuyên d ụ ng đ ể th ự c hi ệ n m ạ ch so sánh v ớ i tố c đ ộ đi ệ n áp l ố i ra có th ể thay đ ổ i vài V/ns. Trườ ng h ợ p 3: có 2 tín hiệ u đi ệ n áp l ố i vào UV1, UV2 đượ c đ ư a t ớ i l ố i và và so sánh vớ i 1 đi ệ n áp chu ẩ n UR (trườ ng h ợ p UR = 0) U0 +VCC +VCC + U ramax UV1 R1 p UV1 U0 0 Uv UV2 -VCC R2 - UV2 U ramax -VCC . Hình 1.17: Bộ so sánh 2 tín hi ệ u l ố i vào đ ả o và đ ặ c tuy ế n truy ề n đ ạ t Khi đó tín hiệ u l ố i vào đ ả o là t ổ ng c ủ a 2 tín hi ệ u l ố i vào 1 và 2, ta có = + UUUPVV1 2 , khi UP = 0 khi đó lố i ra b ộ so sánh s ẽ chuy ể n tr ạ ng thái, tr ườ ng hợ p thu ậ n thì n ố i 2 l ố i vào UV1, UV2vớ i l ố i vào thu ậ n 5.2. Mạ ch so sánh 2 ng ưỡ ng Dùng để ki ể m tra xem đi ệ n áp l ố i vào UV có nằ m trong m ộ t gi ớ i h ạ n giá tr ị cho trướ c hay không (giá tr ị ng ưỡ ng 1 và 2 t ứ c Ungưỡ ng 1 hay UR1 và Ungưỡ ng 2 hay UR2 Thựấạ c ch t m ch so sánh 2 ng ưỡ ng là s ựếợủạ k t h p c a 2 m ch so sánh 1 ng ưỡ ng vớố i l i vào đ ảố o và l i vào không đ ảốủộ o, l i ra c a 2 b so sánh 1 ng ưỡượếợ ng đ c k t h p lạ i qua m ộ t c ử a logíc ph ụ G (c ử a Và (and) vớ i 2 l ố i vào), l ố i ra c ử a logíc là 1(m ứ c cao) khi cả 2 l ố i vào ở tr ạ ng thái m ứ c cao và l ố i ra c ử a logic là 0 (m ứ c th ấ p) khi m ộ t - trong 2 lố i vào ở tr ạ ng thái th ấ p, hay l ố i ra b ộ so sánh là U ramax. 18
19. X1 +VCC 1 0 UR1 UV +VCC -VCC UR2 X2 2 X2 +VCC -VCC 1 U0 UR2 UV UV +VCC -VCC 0 1 U U X1 0 R1 -V CC 0 1 0 UV A. Sơ đ ồ B. Đặ c tính truy ề n đ ạ t Hình 1.18: Sơ đ ồ b ộ so sánh 2 ng ưỡ ng đ ặ t tính truy ề n đ ạ t l ố i ra Chọ n th ế ng ưỡ ng l ố i vào UR2 > UR1 Khi điệ n áp l ố i vào n ằ m d ướ i ng ưỡ ng 1 t ứ c UV 0 dẫ n t ớ i l ố i ra c ổ ng logic U0 = 0 Khi điệ n áp l ố i vào UV = UR1 khi đó lố i ra b ộ so sánh th ứ 1 chuy ể n tr ạ ng thái t ừ ∆ = − -VCC thành +VCC do UUUVR1 = 0 và lố i ra b ộ so sánh 2 v ẫ n gi ữ nguyên tr ạ ng thái +VCC khi đó lố i ra c ổ ng logíc chuy ể n tr ạ ng thái t ừ 0 lên 1 t ươ ng ứ ng m ứ c cao (tùy thuộ c vào h ọ logic mà l ố i ra có đi ệ n áp thích h ợ p) Khi điệ n áp l ố i vào UV = UR2 khi đó lố i ra b ộ so sánh 1 gi ữ nguyên tr ạ ng thái và ∆ = − lố i ra b ộ so sánh 2 s ẽ chuy ể n tr ạ ng thái t ừ +VCC thành –VCC do UUURV2 = 0, khi đó lố i ra c ổ ng logíc ở m ứ c th ấ p. Bộ so sánh 2 ng ưỡượứụặệậợ ng đ c ng d ng đ t bi t thu n l i khi c ầ n theo dõi và khốếựộộ ng ch t đ ng m t thông s ố nào đó c ủộ a m t quá trình gi ớạ i h n cho phép đã đ ượ c địẵị nh s n (giá tr trong đi ệưỡặượạ n áp ng ng) ho c ng c l i không cho phép thông s ố này rơ i vào vùng gi ớạấờ i h n c m nh có 2 ng ưỡệố ng đi n áp l i vào t ươứ ng ng 19
20. Chươ ng 2: CÁC PHƯƠ NG PHÁP BI Ế N Đ Ổ I VÀ T Ạ O D Ạ NG XUNG Nhưươ ch ng 1 chúng ta đã bi ếềộốạạọ t v m t s lo i m ch l c dùng các ph ầửụ n t th độ ng LR, RC, LC v ớ i các l ố i ra trên R, L, C t ừ các l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c và v ớ i các thông số thích h ợ p. T ừ đó ta có th ể làm thay đ ổ i các d ạ ng xung l ố i ra c ủ a các m ạ ch lọ c. Ta có các ph ươ ng pháp bi ế n đ ổ i d ạ ng xung dùng các ph ầ n t ử tích c ự c ho ặ c các phầ n t ử th ụ đ ộ ng nh ư R, L, C. 1. Mạ ch vi phân 1.1. Đị nh nghĩa và khái ni ệ m Mạ ch tích phân là m ạ ch mà đi ệ n áp ra u0(t) tỷ l ệ v ớ i đ ạ o hàm thep th ờ i gian c ủ a điệ n áp đ ầ u vào ui(t) d Ta có u (t) = k u (t) 0 dt i Trong đó k là hệ s ố t ỷ l ệ ph ụ thu ộ c vào các h ệ s ố c ủ a m ạ ch vi phân Trong kỹ thu ậ t xung m ạ ch vi phân cáo tác d ụ ng thu h ẹ p đ ộ r ộ ng xung l ố i vào và tạ o ra các xung nh ọ n đ ể kích các linh ki ệ n đi ề u khi ể n hay linh ki ệ n công xu ấ t nh ư triac a. Mạ ch vi phân dùng RC C V0 Vi i R Hình 2.1: Mạ ch vi phân dùng RC ω = 2π Tín hiệ u l ố i vào là vi(t) tuầ n hoàn v ớ i chu kỳ T, t ầ n s ố góc là T , tín hiệ u lố i ra là v0(t) 20
21. 1 2  1  2 Trở kháng c ủ a m ạ ch là ZRR=2 +  =1 +   ωC   ωRC  1 Khi đó đặ t F = là tầ n s ố c ắ t c ủ a m ạ ch C 2π RC v() t Dòng điệ n trong m ạ ch là i() t = i Z v() t = = i vR ().() t R i t 1 2 1+   ωRC  Điệ n áp l ố i ra sau kho ả ng th ờ i gian ∆t là từ t0 đế n t1 là dv() t ∆ = 1 i v0 () t 1 2 dt 1+   ωRC  Khi đó ta có lố i vào là tín hi ệ u xung vuông thì l ố i ra là tín hi ệ u xung vi phân vi v0 v0 t t t A. Tín hiệ u vào B. Tín hiệ u ra Các tín hiệ u ra v ớ i RC thay đ ổ i ui U0 0 t 0 t Hình 2.2: Tín hiệ u l ố i ra trên m ạ ch vi phân RC Tín hiệ u l ố i vào là Sin thì tín hiệ u l ố i ra là sin sớ m pha 900 = ω vi ( t ) A sin( t) thì tín hiệ u l ố i ra là =ω1 ω = ω 1 ω + 0 v0 ( t ) Ac os( t ) A sin( t 90 ) 1 2  1  2 1+  1 +   ωRC   ω RC  21
22. b. Mạ ch vi phân dùng RL R u0(t) u (t) i L Hình 2.3. Mạ ch vi phân dùng RL Tín hiệ u l ố i vào là tín hi ệ u xoay chi ề u có t ầ n s ố góc là ω 2 L  Tổ ng tr ở c ủ a m ạ ch là ZRR=2 +( ωL) = 1 +  ω  trong đó ωL là trở kháng R  củ a cu ộ n c ả m u Dòng điệ n trong m ạ ch là i = i , và điệ n áp l ố i ra trên cu ộ n c ả m là Z L duv () t di L L  u= L = L 2 dt , coi ω rấ t nh ỏ so v ớ i 1 khi đó RR1+ω  ≈ 0 dt R 1+ ω  R R  R  Tính toán ta đượ c đi ệ n áp l ố i ra t ỷ l ệ vi phân v ớ i đi ệ n áp l ố i vào ui(t) L d L u()() t= u t . Trong đó k hệ s ố t ỷ l ệ k = 0 R dt i R Dạ ng tín hi ệ u ra nh ư hình 2.2. 22
23. 1.2. Mạ ch khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán vi phân R2 R1 C Ui I in U0 R3 Hình 2.4. Mạ ch vi ph ầ n dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Sơồạ đ m ch khu ếạ ch đ i vi ph ầ n dùng khu ếạậ ch đ i thu t toán v ớố i l i vào đ ả o, mạ ch phân áp vi phân là đi ệ n tr ở R2 và tụ C. Đi ệ n tr ở R1 làm ổ n đ ị nh t ổ ng tr ở c ủ a l ố i vào (là điệ n tr ở ghép tránh cho ngu ồ n xoay chi ề u l ố i vào n ố i đ ấ t vì ở đây l ố i vào – củộếạậ a b khu ch đ i thu t toán đ ượ c coi là đ ấả t o). Đi ệở n tr R3 có tác dụ ng bù nhi ệ t làm ổ n đ ị nh m ạ ch khu ế ch đ ạ i, th ườ ng ch ọ n R2 = R3 Lố i vào đ ượướụớố c đ a t i t C t i l i vào đ ảủ o c a khu ếạậ ch đ i thu t toán, đi ệở n tr R2 lấ y tín hi ệồếừốớố u h i ti p t l i ra t i l i vào đ ảủ o c a khu ếạậ ch đ i thu t toán. Dòng điệ n l ố i vào đ ả o c ủ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán là du I = C i in dt U − 0 Dòng điệ n h ồ i ti ế p t ừ l ố i ra t ớ i l ố i vào là IR2 = R2 Do tính chấủộếạậ t c a b khu ch đ i thu t toán đi ệởố n tr l i vào vô cùng l ớệ n, đi n trởố l i ra vô cùng nh ỏ nên ta coi dòng l ốảủếạậấỉ i vào đ o c a khu ch đ i thu t toán x p x 0 Áp dụ ng tính ch ấ t dòng đi ệ n nút ta có uur uuur + = − = Iin I R20 hay I in I R 2 0. du u du i= −0 ⇒ = − i Từ đó ta có Iin = IR2 hay C u0 R 2 C dt R2 dt 2. Mạ ch tích phân 2.1. Đị nh nghĩa và khái ni ệ m Mạ ch tích phân là m ạ ch mà đi ệ n áp ra u0(t) tỷ l ệ v ớ i tích phân c ủ a đi ệ n áp vào ui(t) 23
24. = u0 k∫ ui () t dt trong đó k là hệ s ố t ỷ l ệ ph ụ thu ộ c vào m ạ ch a. Mạ ch tích phân dùng RC R V0 Vi Hình 2.5: Mạ ch RC l ố i ra trên C ω = 2π Tín hiệ u l ố i vào là vi(t) tuầ n hoàn v ớ i chu kỳ T, t ầ n s ố góc là T , tín hiệ u lố i ra là v0(t) 1 2  1  2 Trở kháng c ủ a m ạ ch là ZRR=2 +  =1 +   ωC   ωRC  1 Khi đó đặ t F = là tầ n s ố c ắ t c ủ a m ạ ch C 2π RC u() t Dòng điệ n trong m ạ ch là i() t = i Z =q( t ) = 1 = 1 u0 ()()() t i t dt ui t dt Điệ n áp l ố i ra trên t ụ là CC 1 2 RC 1+   ωRC  Điệ n áp l ố i ra thay đ ổ i kho ả ng th ờ i gian ∆t là = 1 u0 ()() t2 ∫ ui t dt 1  RC 1+   ωRC  1 1 ⇒ RC >> Khi tầ n s ố l ố i vào fi >> fC hay fi >> π 2π RC 2 fi τ >>1 = τ= 2 π RC là hằ ng s ố th ờ i gian c ủ a m ạ ch khi đó Ti trong đó Ti là chu kỳ tín fi hiệ u l ố i vào Vớ i đi ề u ki ệ n nh ư trên thì t ổ ng tr ở c ủ a m ạ ch ZR≈ khi đó tín hiệ u l ố i ra c ủ a mạ ch là 24
25. 1 1 u()() t= ∫ u t dt vớ i k = 0 RC i RC Khi tín hiệ u l ố i vào là xung sin thì tín hi ệ u l ố i ra cũng là xung sin và b ị tr ễ pha đi 900. Khi tín hiệ u l ố i vào là xung vuông thì tín hi ệ u l ố i ra là xung tích phân c ủ a tín hiệ u l ố i vào t ươ ng ứ ng v ớ i d ạ ng xung phóng n ạ p cho t ụ ui ui Ti Ti t t A. Dạ ng xung l ố i vào B. Dạ ng xung l ố i ra khi τ > Ti t Hình 2.6: Dạ ng tín hi ệ u vào và ra c ủ a m ạ ch tích phân τ > Trườ ng h ợ p 2: khi Ti khi đó tụ C n ạ p và phóng đi ệ n r ấ t ch ậ m đi ệ n áp l ố i ra thấ p theo hàm exp khi đó đi ệ n áp tăng d ầ n theo hàm mũ, do th ờ i gian phóng n ạ p r ấ t chậ m nên hàm exp g ầ n nh ư d ạ ng tuy ế n tính do đó tín hi ệ u l ố i ra nh ư hình D Do đó vớ i m ạ ch tích phân dùng RC khi ch ọ n các giá tr ị RC phù h ợ p ta s ẽ đ ượ c các dạ ng xung l ố i ra khác nhau khi d ạ ng xung l ố i vào là xung vuông Trườ ng h ợ p khi xung vuông l ố i vào có đ ộ r ộ ng khác nhau thì khi tín hi ệ u l ố i ra trên tụựệớờ th c hi n v i th i gian n ạớơờ p l n h n th i gian phóng và ng ượạ c g i gây ra hi ệ n tượ ng đi ệ n áp r ơ i trên t ụ tăng ho ặ c gi ả m d ầ n u0 ui Ti t t A. Dạ ng xung l ố i vào B. Dạ ng xung l ố i ra 25
26. Hình 2.7: Dạ ng tín hi ệ u vào và ra c ủ a xung xuông có đ ộ r ộ ng xung khác nhau. b. Mạ ch tích phân dùng RL L V0 Vi R Hình 2.8: Mạ ch tích phân dùng RL R Đáp ứầốưạọ ng t n s nh m ch l c RC. T ầốắủạọ n s c t c a m ch l c là F = C 2π L R Điệ n áp l ố i ra c ủ a m ạ ch l ọ c thông th ấ p là u()() t= ∫ u t dt 0 L i 2.2. Các mạ ch t ạ o đi ệ n áp bi ế n đ ổ i đ ườ ng th ẳ ng C Ic R1 Ui I in U0 R2 Hình 2.9. Mạ ch tích phân dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán đi ệ n áp ra bi ế n đ ổ i đ ườ ng thẳ ng Mạ ch tích phân dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán v ớ i ph ầ n t ử R1 và C, hằ ng s ố th ờ i gian củ a mach là τ= 2 π RC . Ở đây đi ệ n tr ở R2 bù nhiệ t cho m ạ ch làm ổ đ ị nh m ạ ch khuế ch đ ạ i, th ườ ng R1 = R2 26
27. u Dòng điệ n l ố i vào là I = i in R du Dòng điệ n trên t ụ C là IC= − 0 c dt uur uur + = Vớ i khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán ta có IIin c 0 hay Iin - Ic = 0 => Iin = IC u du Do đó ta có i = −C 0 ⇒ u= − 1 ∫ u() t dt R dt 0 RC i − 1 ở đây k = RC vì mạ ch tích phân dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán v ớ i l ố i vào đ ả o do đó tín hiệ u l ố i ra s ẽ ng ượ c pha so v ớ i tín hi ệ u l ố i vào Nế u tín hi ệ u l ố i vào là xung vuông thì tín hi ệ u l ố i ra là xung tam giác nh ư d ạ ng tín hiệ u ở hình 2.9. 3. Mạ ch h ạ n ch ế biên đ ộ + u uR u R R1R uR R1R R 1k - 1k u ui D 0 ui D u0 + uR u - R + A. Mạ ch h ạ n ch ế xung d ươ ng B. Mạ ch h ạ n ch ế xung âm + u R1 R1R uR1 1k u ui u0 R2 D1 D2 uR2 - u u R1 R2 + C. Mạ ch h ạ n ch ế xung d ươ ng, âm Hình 2.10: Mạ ch h ạ n ch ế biên đ ộ theo s ườ n d ươ ng, âm c ủ a tín hi ệ u Hình 2.10, a. Khi tín hiệ u l ố i vào có đi ệ n áp âm ho ặ c d ươ ng nh ư ng ui uR (ui > uR + uD) thì khi đó Diode D thông, điệ n áp l ố i ra u0 xấ p x ỉ v ớ i đi ệ n áp uR. Hình 2.10, b. Khi tín hiệ u l ố i vào có đi ệ n áp d ươ ng ho ặ c âm nh ư ng ui > uR thì Diode D cấ m tín hi ệ u l ố i ra b ằ ng tín hi ệ u l ố i vào. Khi tín hi ệ u l ố i vào có đi ệ n áp âm ui < uR (ui < uR - uD) thì khi đó Diode D thông, điệ n áp l ố i ra u0 xấ p x ỉ v ớ i đi ệ n áp uR. Tươự ng t hình 2.10, c. m ạạếầươ ch h n ch ph n d ng và âm c ủ a tín hi ệ u. 27
28. Chươ ng 3: CÁC MẠỘ CH DAO Đ NG XUNG 1. Các mạ ch không đ ồ ng b ộ hai tr ạ ng thái ổ n đ ị nh Các mạ ch có hai tr ạ ng thái ổịởầượặưở n đ nh đ u ra đ c đ c tr ng b i hai tr ạ ng thái ổ n đị nh b ề n theo th ờ i gian và vi ệ c chuy ể n nó t ừ tr ạ ng thái này sang tr ạ ng thái khác ch ỉ xả y ra khi đ ặ t t ớ i l ố i vào m ộ t xung đi ệ n áp có biên đ ộ và c ự c tính phù h ợ p, đó là phầửơảấạ n t c b n c u t o lên b ộớớ nh v i các s ốị nh phân 0 ho ặ c 1 1.1. Trigơ đ ố i x ứ ng (RS) dùng tranzitor +Ecc +Ecc Rc Rc Rc Rc R1 R2 R2 R1 Q Q T1 T2 T1 T2 R3 R R4 R3 4 S R R S Hình 3.1. Trigơ RS dùng tranzitor Nguyên lý hoạ t đ ộ ng: Trigơ RS ch ỉ có 2 tr ạ ng thái ổ n đ ị nh b ề n là T1 mở bão hòa và T2 đóng tươ ng ứ ng v ớ i lố i ra c ủ a m ạ ch Q = 1 và Q = 0 , hoặ c T2 mở bão hòa và T1 đóng tươ ng ứ ng v ớ i l ố i ra củ a m ạ ch Q = 0 và Q =1 Các trạ ng thái còn l ạ i là không x ả y ra khi T1 và T2 cùng đóng hoặ c m ở bão hòa. T1, T2 không thể cùng đóng do ngu ồ n +Ecc khi đóng m ạ ch s ẽ cung c ấ p 1 đi ệ n ápdươ ng nh ấ t đnh ị đ ế n baz ơ c ủ a T1 và T2 (thông qua trở RC và R2 cho tranzitor T2, hoặ c tr ở RC và R1 cho tranzitor T1) cùng mở . Do tính ch ấ t không đ ố i x ứ ng lý t ưở ng củạệỉầự a m ch đi n, ch c n 1 s chênh l ệỏề ch nh v dòng đi ệ n trên c ựơủ c baz c a 2 ≠ ≠ β tranzitor (IB1 IB2 dẫ n đ ế n IC1 IC2), ví dụ IB1 > IB2 dẫ n đ ế n dòng IC1 > IC2 (do IC = IB) khi đó sụ t áp trên tr ở t ả i RC colector củ a T1 lớ n h ớ n s ụ t áp trên tr ở t ả i RC colector củ a T2, qua đườ ng h ồ i ti ế p v ề t ừ colector T2 qua R1 tớ i Baz ơ c ủ a T1 và từ colector T1 qua R2 tớ i Baz ơ c ủ a T2 làm cho T1 càng mở và T2 càng đóng sau mộ t kho ả ng th ờ i gian t rấ t nh ỏ nào đó s ẽ d ẫ n t ớ i T1 mở bão hòa và T2 khóa, khi đó mạ ch ở tr ạ ng thái ổ n đị nh b ề n và khi đó l ố i ra c ủ a m ạ ch là Q = 1 và Q = 0 tươ ng ứ ng đi ệ n áp ra ở colector củ a T2 ở m ứ c cao và trên T1 ở m ứ c th ấ p. 28
29. Trườ ng h ợ p ng ượ c l ạ i IB1 u+ khi đó lố i ra ura = ura max, qua mạ ch h ồ i ti ế p d ươ ng u ra max R tớ i l ố i vào không đ ả o ta có đi ệ n áp trên l ố i vào d ươ ng là u+ = + 2 = uvào ngắ t. R1R 2 Tăng dầ n đi ệ n áp uvào cho đế n khi uvào u+ = uvào ngắ t khi khi đó qua bộ so sánh v ớ i l ố i vào đ ả o l ớ n h ơ n l ố i vào thuậ n d ẫ n t ớ i l ố i ra l ậ t tr ạ ng thái t ừ Ura max xuố ng –ura max và qua mạ ch h ồ i ti ế p d ươ ng u ra max R điệ n áp trên l ố i vào thu ậ n là u- = - + 1 = uvào đóng. R1R 2 29
30. Tăng tiế p đi ệ n áp l ố i vào khi đó đi ệ n áp l ố i ra s ẽ không b ị thay đ ổ i ura = -ura max Khi giả m Uvào từ m ộ t giá tr ị d ươ ng l ớ n cho t ớ i m ứ c uvào >= uvào đóng khi đó mạ ch v ẫ n giữ nguyên tr ạ ng thái. Khi giả n tín hi ệ u l ố i vào uvào =1 trong đó K là hệ s ố khu ế ch đ ạ i c ủ a b ộ R β = 2 khuế ch đ ạ i thu ậ t toán và + RR1 2 u ura +ura max uvào ngắ t 0 t uvào đóng uvào -ura max Hình 3.3: giả n đ ồ xung l ố i ra c ủ a trig ơ smit dùng IC tuy ế n tính l ố i vào đ ả o b. Trigơ smit l ố i vào thu ậ n u ra Ura max R2 U U vào ngắ t vào đóng uvào u R1 u ra vào -Ura max Hình 3.4: Sơ đ ồ và gi ả n đ ồ xung trigor smit dùng IC tuy ế n tính Khi Uvào có giá trị âm l ớ n t ứ c u+ > u- khi đó lố i ra ura = -ura max, qua mạ ch h ồ i ti ế p dươ ng t ớ i l ố i vào không đ ả o ta có đi ệ n áp trên l ố i vào d ươ ng là u u R ra= v ⇒ = 1 uvao u ra . Để l ố i ra l ậ t tr ạ ng thái thì up = 0 tứ c là 30
31. + − − u− u ()R R u u uvao u p =p ra max ⇒u = 1 2p ra m ax RR1 2 v khi đó tươ ng ứ ng v ớ i l ố i vào khóa up = 0. từ R 2 R − 1 u đó ta có uvào khóa = ra max R2 Tăng dầ n đi ệ n áp uvào cho đế n khi uvào uvào ngắ t khi khi đó qua bộ so sánh v ớ i l ố i vào đ ả o l ớ n h ơ n l ố i vào thu ậ n dẫ n t ớ i l ố i ra l ậ t tr ạ ng thái t ừ -Ura max thành +ura max . Tăng tiế p đi ệ n áp l ố i vào khi đó đi ệ n áp l ố i ra s ẽ không b ị thay đ ổ i ura = ura max Khi giả m Uvào từ m ộ t giá tr ị d ươ ng l ớ n cho t ớ i m ứ c uvào >= uvào đóng khi đó mạ ch v ẫ n giữ nguyên tr ạ ng thái. Khi giả n tín hi ệ u l ố i vào uvào < uvào đóng khí đó điệ n áp l ố i vào đ ả o nh ỏ h ơ n đi ệ n áp l ố i vào thuậ n, tín hi ệ u l ố i ra s ẽ chuy ể n tr ạ ng thái t ừ ura = ura max thành –ura max u ura +ura max uvào đóng 0 t uvào uvào ngắ t -ura max Hình 3.5: giả n đ ồ xung l ố i ra c ủ a trig ơ smit dùng IC tuy ế n tính l ố i vào đ ả o 2. Các mạ ch không đ ồ ng b ộ m ộ t tr ạ ng thái ổ n đ ị nh Đây là mạ ch có m ộạ t tr ng thái ổịềạ n đ nh b n. Tr ng thái th ứủ 2 c a nó ch ỉồạ t n t i trong mộ t kho ả ng th ờ i gian nào đó (ph ụ thu ộ c vào các tham s ố hay là các ph ầ n t ử trong mạ ch đi ệ n) sau đó nó s ẽ quan tr ở v ề tr ạ ng thái ổ n đ ị nh b ề n ban đ ầ u 2.1. Đa hài đợ i dùng tranzitor Ecc Hình 3.6: Sơ đ ồ m ạ ch đa hài đ ợ i dùng Rc R Rc transitor và giả n đ ồ xung R1 ura C T1 ub1 ub2 T2 R2 uvào 31
32. Sơ đ ồ m ạ ch đa hài đ ợ i dùng tranzitor t ươ ng t ự nh ư trig ơ RS dùng transitor ở đây ta thay điệ n tr ở R2 bằụểư ng t C đ đ a thành ph ầồếươ n h i ti p d ng xoay chi ềừ u t colector củ a Tranzitor T1 về c ự c Baz ơ c ủ a tranzitor T2. Tạ i th ờ i đi ể n t = t0 khi không có xung lố i vào tác đ ộ ng gi ả s ử tranzitor T2 thông khi đó qua mạ ch h ồ i ti ế p R1 về baz ơ c ủ a T1 làm cho tranzitor T1 cấ m Tạ i th ờ i đi ể m t = t1 có 1 xung dươ ng l ố i vào qua R2 đư a vào c ự c baz ơ c ủ a T1 là cho T1 mở ngay l ậ p t ứ c khi đó đi ệ n áp trên colector c ủ a T1 chuyể n tr ạ ng thái t ừ +Ecc về xấ p x ỉ 0V, khi đó qua m ạ ch tích Uvào tx phân RC làm cho điệ n áp trên t ụ C bị l ậ t tr ạ ng thái t ừ 0.6V xu ố ng còn t0 t2 t U xấ p x ỉ -Ecc (do tụ C đang đ ượ c n ạ p B1 đầ y đi ệ n t ừ RC qua tụ C và qua BE t củ a T2 xuố ng đ ấ t khi đó đi ệ n áp U trên tụ x ấ p x ỉ Ecc, do đó khi thay B2 đổ i tr ạ ng thái t ứ c là làm thay đ ổ i +0.6V cự c xác đ ị nh trên t ụ ). Do đó t -E Tra tranzitor T2 cấ m và l ố i ra ở m ứ c U t thấ p. T ụ C lúc này đ ượ c n ạ p đi ệ n ra x từ +Ecc qua R, C qua CE củ a tranzitor xuố ng đ ấ t và đi ệ n áp trên t0 t1 t2 t tụ C tăng d ầ n t ừ -Ecc. Hình 3.7: Giả n đ ồ xung tín hi ệ u ra m ạ ch đa hài đ ợ i dùng tranzitor Điệ n áp trên t ụ tăng d ầ n bi ế n đ ổ i theo hàm mũ UBE2 = E(1-exp(-t/RC) ∞ Do điề u ki ệ n đ ầ u là UB2(t=t1) = -ECC và khi tụ C n ạ p đ ế n giá tr ị c ự c đ ạ i là UB2(t= ) = ECC. Điệ n áp trên t ụ tăng d ầ n cho t ớ i khi UBE2 =0.6 V (tranzitor silic) và 0.3 V vớ i (gesmani) tươ ng ứ ng v ớ i th ờ i đi ể m t = t2 khi đó tranzitor T2 sẽ m ở và qua m ạ ch h ồ i ti ế p R1 từ colector củ a T2 sẽ nhanh chóng làm cho T1 cấ m và T2 mở bão hòa. Thờ i gian kéo dài xung ra là tx = RCln2 = 0.7RC, khi đó mạ ch s ẽ ở tr ạ ng thái ổ n đ ị nh bề n và ch ờế ti p xung tác đ ộởố ng l i vào đ ể thay đ ổạ i tr ng thái ti ế p theo ởố l i ra. 32
33. 2.2. Đa hài đợ i dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Vớ i m ạ ch khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán trên, m ạ ch đ ượ c c ấ p ngu ồ n nuôi là ± ECC, khi đó tín hiệ u l ố i ra là ± Ura max R C R U D C U0 0 R2 Ui C Ui C2 2 R D R1 1 A) B) E0 Hình 3. 8: Mạ ch nguyên lý đa hài đ ợ i dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toánv l ố i vào – và + Vớ i s ơ đ ồ hình A. t ạ i th ờ i đi ể m ban đ ầ u t Ura max khi đó lố i ra l ậ t tr ạ ng thái cân b ằ ng β β không bề n U0 = Ura max (do UP > U N). Khi đó điệ n áp trên c ự c P là Up = U0 = Ura max , lúc náy tụ C đ ượ c n ạ p đi ệ n t ừ l ố i ra qua RC xu ố ng đ ấ t. 33
34. Uvào tx t0 t2 Uvào t UB1 t t UN ßUra max UB2 +0.6V t0 t1 t2 t t -ßU ra max -E tx Tra U0 Ura max Ura tx t t1 2 t -Ura max t0 t1 t2 t Hình 3.9: Giả n đ ồ xung tín hi ệ u l ố i ra m ạ ch đa hài đ ợ i dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Tụượạệ đ c n p đi n, khi đó đi ệ n áp trên t ụ C tăng d ầ n cho đ ếạờể n khi t i th i đi m t = t2 điệ n áp trên t ụ là UC = UN >=UP tạ i thì đi ệ n áp l ố i ra l ậ t tr ạ ng thái U0 = -Ura max, khi đó tụ C đ ượ c phóng đi ệ n t ừ C qua R xu ố ng –Ura max, tụ phóng đi ệ n cho t ớ i khi đi ệ n áp trên tụ ≈ 0V thì dừ ng l ạ i (0.3V gecmani, 0.6V silic) do Diode D th ự c hi ệ n ghim đi ệ n áp ở c ự c N không âm quá do t ụ C phóng đi ệ n. Khi này m ạ ch s ẽ tr ở v ề tr ạ ng thái cân bằ ng b ề n. Độ r ộ ng xung tx = t2 – t1 liên quan đế n quá trình phóng n ạ p đi ệ n cho t ụ C t ừ m ứ c 0V β tớ i Ura max . Điệ n áp trên t ụ C là UC = Umax(1-exp(-t/RC)) β Thay giá trị UC(t1) = 0 và UC(t2) = Ura max thay vào phươ ng trình trên ta đ ượ c 1 R ln(1− ) =RC ln(1 + 1 ) tx = t2 – t1 =RC β R2 3. Các mạ ch không đ ồ ng b ộ hai tr ạ ng thái không ổ n đ ị nh 3.1. Đa hài tự dao đ ộ ng dùng tranzitor Sơ đ ồ m ạ ch đi ệ n nh ư sau: 34
35. Ecc R2 Rc1 R1 Rc2 + - - + u ura1 ra2 C2 C1 T1 ub1 ub2 T2 Hình 3.10: Sơ đ ồ nguyên lý đ ộ đa hài t ự dao đ ộ ng dùng transistor Nguyên lý hoạ t đ ộ ng: Thông thườ ng m ạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng là m ạ ch đ ố i x ứ ng nên hai transistor có cùng tên, các linh kiệ n đi ệ n tr ở và t ụ đi ệ n có cùng m ộ t tr ị s ố . Tuy là mạ ch có các transistor cùng tên và các linh ki ệ n có cùng m ộ t ch ỉ s ố nh ư ng các chỉ s ố đó không th ể gi ố ng nhau hoàn toàn do m ỗ i tr ở và t ụ l ạ i có các sai s ố khác nhau dẫ n t ớ i vi ệ c hai transistor trong m ạ ch d ẫ n đi ệ n không b ằ ng nhau. Khi cấồệẽộ p ngu n đi n s có m t transistor d ẫệạơộ n đi n m ch h n và m t transistor d ẫ n điẹếơ n y u h n. Nh ờ tác d ụủạồếươ ng c a m ch h i ti p d ng C2B1 và C1B2 sẽ làm cho transistor dẫạơếầế n m nh h n ti n d n đ n bão hòa, transistor d ẫệếơếầ n đi n y u h n ti n d n đế n c ấ m hoàn toàn Giả s ử ban đ ầ u transistor T1 đẫ n đi ệ n m ạ nh h ơ n, khi đó t ụ C1 đượ c n ạ p đi ệ n t ừ RC2 qua C1 làm dòng IB1 tăng cao dẫ n đ ế n T1 tiế n d ầ n đ ế n bão hòa. Khi T1bão hòa, dòng IC1 ≈ tăng cao và UC1 = UCE1 sat 0.2V, Tụ C2 phóng điệ n t ừ +C2 qua T1 và R1 về -C2, điệ n áp âm trên tụ C2 đượ c đ ư a vào c ự c baz ơ c ủ a transistor T2 làm cho T2 cấ m hoàn toàn. Thờ i gian c ấ m c ủ a t ụ C2 chính là thờ i gian phóng đi ệ n t ụ C2 đượ c đ ư a t ớ i R1, sau khi tụ x ả h ế t đi ệ n thì c ự c baz ơ c ủ a T2 đượ c phân c ự c nh ờ đi ệ n tr ở R1 làm cho T2 dẫ n ≈ bão hòa khi đó UC2 = UCE2 sat 0.2V. Do đó dẫ n t ớ i t ụ C1 phóng điệ n, t ụ phóng đi ệ n t ừ +C1 qua T2 và R1 về -C1 đư a và c ự c baz ơ c ủ a T1 làm cho T1 cấ m, khi đó t ụ C2 đượ c nạ p đi ệ n t ừ +Ecc qua RC1 , +C2 qua bazơ T2 xuố ng đ ấ t làm cho dòng IB2 tăng lên cao và T2 bão hòa nhanh. Thờ i gian c ấ m c ủ a t ụ C1 chính là thờ i gian phóng đi ệ n t ụ C1 đượ c đ ư a t ớ i R2, sau khi tụ x ả h ế t đi ệ n thì c ự c baz ơ c ủ a T1 đượ c phân c ự c nh ờ đi ệ n tr ở R2 làm cho T2 dẫ n bão hòa nhưạ tr ng thái gi ảế thi t ban đ ầệượ u, hi n t ng này đ ượặ c l p đi l ặạầ p l i tu n hoàn tự dao đ ộ ng. Dạ ng tín hi ệ u ra ở các chân nh ư sau: 35
36. Hình 3.11: Dạ ng xung ở các l ố i ra Xét cự c B1 khi T1 bão hòa: UB1 ub1 = 0.6V. Khi T1 cấ m C1 phóng 0.8V đi n làm c c B1 có đi n áp âm ệ ự ệ C phãng ®iÖn t -Ecc 1 (khoả ng – Ecc) và đi ệ n áp âm t1 ura1 này tăng dầ n theo hàm mũ. Ecc Lố i ra khi T1 bão hòa Ura1 = ≈ t 0.2V, T1 cấ m Ura1 +Ecc, ub2 dạ ng tín hi ệ u l ố i ra trên 0.8V colector củ a T1 là xung xuông. t -Ecc C2 phãng ®iÖn Tươ ng t ự T2 ta có Lố i ra khi T2 ura1 bão hòa Ura2 = 0.2V, T2 cấ m Ecc ≈ Ura2 +Ecc, dạ ng tín hi ệ u l ố i t tara trên colector củ a T2 là xung xuông. Dạ ng xung c ủ a 2 l ố i ra là cùng d ạ ng xung nh ư ng ng ượ c pha nhau . Chu kỳ xung lố i ra là T = t1 + t2 Trong đó t1 là thờ i gian t ụ C1 phóng điệ n qua R2 từ đi ệ n áp –Ecc lên 0V. Vì t ụ C1 phóng điệ n t ừ -Ecc lên nguồ n +Ecc nên đi ệ n áp t ứ c th ờ i c ủ a t ụ là (l ấ y m ứ c –Ecc làm gố c) ta có − t1 Uc1( t )= 2 Ecc . e RC2 1 Thờ i gian t1 để t ụ C1 phóng điệ n t ừ -Ecc lên 0V là − t1 t1 RC => RC Ecc= 2 Ecc . e 2 1 e 2 1 = 2 t 1 = => ln 2 => t1 = ln2*R2C1 = 0.69*R2C1 RC2 1 Tươ ng t ự th ờ i gian t2 để t ụ C2 phóng điệ n t ừ -Ecc lên 0V là t1 = ln2*R1C2 = 0.69*R1C2 Chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch là T = t1 + t2 = 0.69( R2C1 + R1C2) Trong trườ ng h ợ p m ạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng có các ph ầ n t ử đ ố i x ứ ng là 36
37. R1 = R2 = R; C1 = C2 = C khi đó chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch là T = 2*0.69*RC ≈ 1.4RC Tầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch là: 1 1 f = = T 0.69( R2 C 1 + R 1 C 2 ) Trong trườ ng h ợ p m ạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng đ ố i x ứ ng thì ta có 1 1 f = = T1.4 RC Ví dụ : Thiế t k ế m ạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng v ớ i các thông s ố k ỹ thu ậ t nh ư sau: Ecc = 12V, dòng điệ n t ả i ở c ự c (dòng bão hòa c ủ a transistor) là 10mA, transistor có h ệ s ố khuế ch đ ạ i β =100 lầ n, t ầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch là 1KHz, tìm các thông s ố c ủ a mạ ch. Gi ả s ử UBE sat = 0.6V, UCE sat = 0.2V. 3.2. Đa hài tự dao đ ộ ng dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Sơ đ ồ m ạ ch nh ư sau: Hình 3.12: Sơ đ ồ m ạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng dùng khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán Nguyên lý hoạ t đ ộ ng R Giả s ử tr ạ ng thái l ố i ra ban đ ầ u là ura = u ra max khi u C N = ra max đó điệ n áp trên c ự c P là uP R1 tụ đi ệ n C u + ra RR1 2 sẽ đ ượ c n ạ p đi ệ n t ừ u ra max qua R, C xuố ng đ ấ t, P điệ n áp trên t ụ C tăng d ầ n, khi đi ệ n áp trên t ụ C R2 tăng đế n m ứ c uC = uN > uP khi đó lố i ra b ộ khu ế ch R1 đạ i thu ậ t toán s ẽ b ị l ậ t tr ạ ng thái t ừ ura = u ra max sang ura = -u ra max = u ra min , điệ n áp trên c ự c P là u u= − ra max R P + 1 khi đó tụ C l ạ i phóng đi ệ n t ừ C qua R đ ế n -u ra max Tụ phóng đi ệ n và RR1 2 điệ n áp trên t ụ gi ả m d ầ n, khi đi ệ n áp trên t ụ uC = uN < uP khi đó lố i ra c ủ a b ộ khu ế ch đạ i thu ậ t toán s ẽ l ậ t tr ạ ng thái t ừ ura = -u ra max sang ura = u ra max trở v ề tr ạ ng thái ban đầ u và t ự ti ế p t ụ c m ạ ch s ẽ t ự dao đ ộ ng. 37
38. UN Dạ ng xung ra nh ư sau: Ura max Ung¾t Hình 3.13: Dạ ng tín hi ệ u ra m ạ ch đa hài tự dao đ ộ ng dùng khu ế ch đ ạ i U thuậ t toán ®ãng UP -Ura max Chọ n Ura max = Ura min = Umax khi đó Ung¾t ßUra max Uđóng = -βUmax ; Ungắ t = βUmax t1 t2 t3 t -ßUra max R U®ãng β = 1 vớ i + là hệ s ố h ồ i ti ế p RR1 2 dươ ng c ủ a m ạ ch dao đ ộ ng. Ura Ura max Điệ n áp UN = UC là điệ n áp bi ế n thiên 0 t1 t2 t3 t theo thờ i gian khi t ụ phóng và n ạ p -Ura max t điệ n t ừ Umax hoặ c -Umax qua điệ n tr ở Tra ÷ ÷ R, các khoả ng th ờ i gian 0 t1, t1 t2, phươ ng trình đi ệ n áp trên t ụ đi ệ n là dU U− U UU− N= ± max N {do U = i dt/C => i = C.U /dt và i = ± max N } dt RC N c c N R R Vớ i đi ề u ki ệ n ban đ ầ u UN (t = 0) = Uđóng = -βUmax , Khi đó phươ ng trình trên có nghi ệ m là: t U (t) = U [1 – (1 + βexp(- ) ] N max RC UN sẽạớưỡậủ đ t t i ng ng l t c a trig ơ smit sau m ộ t kho ả ng th ờ i gian: 1+ β  2R τ =RCln = RC ln(1 + 1 ) − β  (1) 1  R2 Khi đó chu kỳ (T) củ a dao đ ộ ng đ ượ c xác đ ị nh b ở i 2R T = 2τ = 2 RC ln(1+ 1 ) (2) R2 ≈ Nế u ch ọ n R1 = R2 ta có T 2.2RC Tứ c là chu kỳ dao đ ộ ng ch ỉ ph ụ thu ộ c vào các thông s ố c ủ a m ạ ch ngoài R1, R2 (mạ ch hồ i ti ế p d ươ ng) và R, C (m ạ ch h ồ i ti ế p âm) Công thứ c (1), (2) các xx ị nh các tham s ố c ơ b ả n c ủ a m ạ ch v ề chu kỳ dao đ ộ ng c ủ a mạ ch và h ằ ng s ố th ờ i gian τ . 38
39. Nếạ u m ch ph ứạầ c t p c n có đ ộổị n đ nh cao và kh ả năng đi ềỉầố u ch nh t n s ra ng ườ i ta sử d ụ ng các m ạ ch ph ứ c t ạ p h ơ n: Ví dụ nh ư khi c ầ n có d ạ ng xung l ố i ra không đ ố i R” D xứ ng, s ơ đ ồ d ướ i đây t ạ o ra đ ượ c m ạ ch phóng 2 ≠ nạ p không đ ố i x ứ ng gi ữ a R’ và R” v ớ i R’ R” R’ D1 Vớ i h ằ ng s ố th ờ i gian là: C 2R 2R N τ = + 1 τ = + 1 1 RC' ln(1 ) và 2 RC" ln(1 ) u R2 R2 ra 2R P τ+ τ = + + 1 Do đó T = 1 2 CRR( ' ")ln(1 ) R2 R2 R1 Khi đó bằ ng cách thay đ ổ i R’ và R” thích h ợ p ta thu đượ c tín hi ệ u l ố i ra có đ ộ r ộ ng xung phù h ợ p so vớ i tín hi ệ u chúng ta mong mu ố n. Nế u mu ố n xung ra có chu kỳ không đ ổ i thi ta thay đ ổ i các h ệ s ố R’ và R” t ỷ l ệ v ớ i nhau, tứ c là khi ta thay đ ổ i tăng R’ lên m ộ t l ượ ng là K thì t ươ ng ứ ng ta gi ả m R” cũng mộ t l ượ ng là K do đó R’ + R” s ẽ không đ ổ i Ura Uc(t) UN Umax t τ1 τ2 4. Dao độ ng Blocking Blocking là mộộếạơ t b khu ch đ i đ n hay đ ẩ y kéo, có h ồếươạ i ti p d ng m nh qua m ộ t biế n áp xung, nh ờ đó t ạ o ra các xung có đ ộ r ộ ng h ẹ p (c ỡ 10-3 – 10-6s) và biên độ l ớ n. 39
40. - Ecc D1 D2 + + UB Rt ω B ωt - - ωk RB R1 - C + Tr R T Cg Blocking thườượ ng đ c dùng đ ểạ t o ra các xung đi ềể u khi n trong các h ệốố th ng s , blocking có thể làm vi ệở c các ch ếộ đ khác nhau: ch ếộự đ t dao đ ộ ng, ch ếộợ đ đ im chế đ ộ đ ồ ng b ộ hay ch ế đ ộ chia t ầ n Nguyên lý làm việ c b ộ Blocking t ự dao đ ồ ng g ồ m có m ộ t transistor m ắ c emiter chung ω ω ω vớ i bi ế n áp xung Tr có 3 cuộ n dây là k (sơ c ấ p) và t và B (thứ c ấ p) ω ω Quá trình hồ i ti ế p d ươ ng th ự c hi ệ n t ừ k qua B nhờ c ự c tính ng ượ c nhau c ủ a chúng. Tụ C và đi ệởểạế n tr R đ h n ch dòng đi ệ n qua c ựơệởạ c Baz . Đi n tr R t o dòng phóng điệ n cho t ụ C (lúc T khóa). Diode D1 để lo ạ i b ỏ xung c ự c tính âm trên tr ở t ả i Rt sinh ra khi transistor chuyể n ch ế đ ộ làm vi ệ c t ừ m ở sang khóa. M ạ ch R1 và D2 bả o vệ transistor kh ỏ i b ị quá áp. Các h ệ s ố bi ế n áp xung là nB và nt đượ c xác đ ị nh b ở i công thứ c sau: ω ω n = k n = k B ω và t ω B t - Quá trình dao độ ng xung liên quan t ớ i th ờ i gian m ở và đ ượ c duy trì ở tr ạ ng thái bão hòa củ a transistor (nh ờ m ạ ch h ồ i ti ế p d ươ ng R, C). K ế t thúc vi ệ c t ạ o xung là lúc transistor kế t thúc tr ạ ng thái bão hòa và chuy ể n đ ộ t bi ế n v ề tr ạ ng thái khóa nh ờ m ạ ch hồ i ti ế p d ươ ng. + Trong khoả ng th ờ i gian 0 0; ω Tụ C phóng đi ệ n qua m ạ ch B  C  R  RB  -Ecc, đế n lúc t1 thì Uc = 0V + Trong khoả ng t1 < t < t2 khi Uc chuyể n qua tr ạ ng thái giá tr ị 0 khi đó xu ấ t hi ệ n quá ω trình độ t bi ế n Blocking thu ậ n nh ờ h ồ i ti ế p d ươ ng qua B , làm cho transistor mở trạ ng thái bõa hòa 40
41. + Trong khoả ng t2 < t < t3, transistor T ở tr ạ ng thái bão hòa sâu, đi ệ n áp trên cu ộ n s ơ ω cấ p k gầ n b ằ ng tr ị s ố Ecc đó là giai đoạ n đ ỉ nh c ủ a xung, khi đó có s ự tích lũy năng ω lượừ ng t trong các cu ộ n dây c ủế a bi n áp, t ươứệ ng ng đi n áp h ồế i ti p qua B là Ecc Ecc Uω = Và điệ n áp trên cu ộ n t ả i là Uω = B t nB nt Khi đó tố c đ ộ thay đ ổ i c ủ a dòng colector c ủ a transistor T gi ả m nh ỏ do đó s ứ c đi ệ n ω ω độ ng c ả m ứ ng trên k , B giả m làm dòng c ự c baz ơ iB giả m theo, do đó làm gi ả m ω mứ c bão hòa c ủ a transistor, đ ồ ng th ờ i t ụ C đ ượ c iB nạ p qua T, R, C, B và đấ t khi đó β iB giả m t ớ i tr ị s ố gi ớ i h ạ n iB = iBbh = iCbh/ do đó xuấ t hi ệ n quá trình h ồ i ti ế p d ươ ng theo hướ ng ng ượ c l ạ i (quá trình blocking ng ượ c). Transistor T thoát kh ỏ i tr ạ ng thái bão hòa và iC, iB, đư a transistor T v ề tr ạ ng thái c ấ m dòng iC = 0. Tuy nhiên do quán tính củ a cu ộ n dây trên c ự c colector c ủ a transistor T xu ấ t hi ệ n m ộ t s ứ c đi ệ n độựảốạựảộộủ ng t c m ch ng l i s gi m đ t ng t c a dòng đi ệ n, dođó hình thành m ộứ t m c điệ n áp âm có biên đ ộ l ớ n (x ấ p x ỉ -Ecc) đó chính là quá trình tiêu tán năng l ượ ng t ừ ω trườ ng đã tích lũy t ừ tr ướ c. Nh ờ có dòng đi ệ n thu ậ n t ừ D2, R1, lúc này cuộ n t có ω cả m ứ ng đi ệ n áp âm làm diode D1 cấ m, do đó m ạ ch t , D1, Rt không ả nh h ưở ng đ ế n hoạ t đ ộ ng c ủ a m ạ ch. T ụ C phóng đi ệ n và duy trì transistor T khóa có t ớ i khi Uc = 0V sẽ l ặ p l ạ i nh ị p làm vi ệ c m ớ i. 41
42. uC t1 t2 t3 t4 t5 t6 Độ r ộ ng xung Blocking tính đ ượ c là: 0 t β Ecc - .Rt Tx = t3 – t1 = (R +rv).C.ln( + ) nB() R t r v (1) uB Trong đó rv là điệ n tr ở c ủ a transistor lúc 0 t mở Ecc nB 2 u Rt = nt Rt là trở t ả i ph ả n ả nh v ề m ạ ch t Ecc cự c colect ơ (m ạ ch s ơ c ấ p) nt β là hệ s ố khu ế ch đ ạ i dòng tĩnh T. 0 t uc C n¹p C phãng Thờ i gian h ồ i ph ụ c t4 ÷ t6 do thờ i gian phóng điệ n c ủ a t ụ quy ế t đnh ị và đ ượ c 0 i t xác đị nh b ở i: B iBbh iM thph = t6 – t4 = C.RB.ln(1 +1/nB) (2) 0 t Nế u b ỏ qua các th ờ i gian t ạ o s ườ n trướ c và s ườ n sau c ủ a xung thì chu kỳ xung Tx ≈ tx + thph (3) và tầ n s ố c ủ a dãy xung là: 1 f = + tx t hph 42
43. 5. Mạ ch t ạ o xung tam giác 5.1. Vấ n đ ề chung Xung tam giác đượ c s ử d ụ ng ph ổ bi ế n trong các h ệ th ố ng đi ệ n t ử , thông tin, đo lườ ng hay t ự đ ộ ng đi ề u khi ể n làm tín hi ệ u chu ẩ n hai biên đ ộ và th ờ i gian có vai trò không thểếượầư thi u đ c h u nh trong m ọệố i h th ng hi ệạ n đ i u Umax K U0 tq tng 0 T t Hình trên đư a ra d ạ ng xung tam giác lý t ưở ng v ớ i các tham s ố ch ủ y ế u nh ư sau: - Biên độ c ự c đ ạ i Umax - Mứ c m ộ t chi ế u ban đ ầ u u(t = 0) = U0 - Chu kỳ lặ p l ạ i T v ớ i xung tu ầ n hoàn. Th ờ i gian quét thu ậ n tq, thờ i gian quét ng ượ c tng. Thông thườ ng tng >> tq. du Tố c đ ộ quét thu ậ n là K = , hay độ nghiêng c ủ a đ ườ ng quét. dt Để đánh giá ch ấượ t l ng u th ựếớưở c t s v i lý t ng có h ệố s không đ ườẳ ng th ng ε đượ c đ ị nh nghĩa là: du≈ − du = (t 0) ( t tq ) u'(0)− u '( t ) ε =dt dt = q du (t ≈ 0) u '(0) dt Ngoài ta còn có mộ t s ố tham s ố khác nh ư : U U max η = max Tố c đ ộ quét trung bình: KTB = , và hiệ u su ấ t năng l ượ ng tq Enguon η Từ đó ta có h ệ s ố ph ẩ m ch ấ t c ủ a u là Q = ε . 43
44. Nguyên lý tạ o xung tam giác d ự a trên vi ệ c s ử d ụ ng quá trình n ạ p hay phóng đi ệ n c ủ a tụ đi ệ n qua m ộ t m ạ ch nào đó, khi đó quan h ệ dòng đi ệ n và đi ệ n áp trên t ụ bi ế n đ ổ i theo thờ i gian là: du() t c = 1 ic(t) = C hay u()() t∫ i t dt dt cC c trong điề u ki ệ n C là m ộ t h ằ ng s ố , mu ố n quan h ệ uc(t) tuyế n tính c ầ n th ỏ a mãn đi ề u kiệ n ic(t) là mộ t h ằ ng s ố , hay s ự ph ụ thu ộ c c ủ a đi ệ n áp theo th ờ i gian càng tuy ế n tính thì dòng điệ n phóng hay n ạ p cho t ụ càng ổ n đ ị nh - Có 2 dạ ng đi ệ n áp c ơ b ả n là: th ờ i gian quét thu ậ n tq, u tăng tuyế n tính d ạ ng đ ườ ng thẳ ng nh ờ quá trình n ạ p cho t ụ t ừ ngu ồ n m ộ t chi ề u nào đó và trong th ờ i gian quét ngượ c tng, u giảườẳờ m đ ng th ng nh quá trình phóng đi ệủụ n c a t qua m ộạả t m ch t i. Vớ i m ỗ i d ạ ng trên có các yêu c ầ u khác nhau đ ể đ ả m b ả o tng >> tq, vớ i d ạ ng tăng đườẳầạậ ng th ng c n n p ch m phóng nhanh, ho ặạảườẳầạ c d ng gi m đ ng th ng c n n p nhanh phóng chậ m. - Việềểứờ c đi u khi n t c th i các m ạ ch phóng n ạ p cho t ụườửụ th ng s d ng các khóa điệử n t transistor hay IC đóng m ởịềểừ theo nh p đi u khi n t ngoài. Trên th ựếểổ c t đ n đị nh cho dòng n ạ p nay phóng đi ệ n cho t ụ c ầ n có m ộ t kh ố i t ạ o ngu ồ n dòng đ ể nâng cao chấ t l ượ ng xung tam giác. Về nguyên lý có 3 ph ươ ng pháp c ơ b ả n đ ể t ạ o xung tam giác l ố i ra nh ư sau: • Dùng mạ ch tích phân đ ơ n gi ả n Gồ m m ộ t m ạ ch RC đ ơ n gi ả n đ ể n ạ p đi ệ n cho R K tụ t ừ ngu ồ n E. Quá trình phóng, n ạ p đ ượ c m ộ t n iphg khóa điệ n t ử K đi ề u khi ể n. Khi đó Umax > Rphóng.C • Dùng mộ t ph ầ n t ử ổ n đị nh dòng Kiể u thong s ố có đi ệ n tr ở ph ụ thu ộ c vào đi ệ n Rn K i áp đặ t vào trên nó Rn = f(URn) làm điệ n tr ở n ạ p + in phg E cho tụ C. Đ ể gi ữ a dòng n ạ p không đ ổ i th ỉ đi ệ n - C Rt trở gi ả m khi đi ệ n áp trên nó gi ả m khi đó 44
45. U ε = max vớ i Etd = inạ pRi. Etd Ri là điệ n tr ở trong c ủ a ngu ồ n dòng nên khá l ớ n v ậ y Etd lớ n và cho phép nâng cao Umax vớ i m ộ t m ứ c méo phi tuy ế n cho tr ướ c. • Thay thếồ ngu n E c ốịởầ đ nh đ u vào b ằộ ng m t ngu ồếổ n bi n đ i e(t) = E + K(UC – U0) R Hay e(t) = E + KΔUC + in E - de() t + Vớ i K là m ộ t h ằ ng s ố t ỷ l ệ bé nh ơ n 1. K = K UC K 1 dUC - C Nguồ n b ổ xung KΔUC bùu lạ i m ứ c gi ả m c ủ a dòng nạờộạếạồế o nh m t m ch khu ch đ i có h i ti p thay đ ổ i theo đi ệ n áp trên t ụ UC. Khi đó mứ c méo phi tuy ế n đ ượ c xác đ ị nh b ở i: U ε =max (1 − K ) E Giá trị này th ự c t ế nh ỏ vì K ≈ 1, nên (1 – K) r ấ t bé nên có th ể l ự a ch ọ n đ ượ c Umax lớ n x ấ p x ỉ E làm tăng hi ệ u su ấ t c ủ a m ạ ch mà ε vẫ n nh ỏ . 5.2. Mạ ch ổ n dòng c ơ b ả n Vớ i s ơ đ ồ trên, Transistor (silic) đ ượ c phân áp ổ n đ ị nh b ở V IC cc RB Rtai Diode zener Dz, khi đó ta có VB = VZ = hằ ng s ố Do đó ta có VE = VZ – VBE = VZ – 0.6V = hằ ng s ố Vz Khi đó dòng qua RE sẽ c ố d ị nh v ớ i dòng: Dz RE V E ≈ IE = , và dòng điệ n đi qua tr ở t ả i x ấ p x ỉ dòng IE, IE IC RE Khi muố n thay đ ổ i dòng qua tr ở t ả i Rtai ta chỉ c ầ n thay đ ổ i giá tr ị RE. Ngoài ra ngườ i ta có th ể s ử d ụ ng m ạ ch phân áp làm ngu ồ n dòng nh ư sau: 45
46. Vcc Vcc I C R1 I Rtai E R Dz E P Vz RE R2 RB Rtai 5.3. Mạ ch t ạ o xung tam giác dùng transistor. Hình dướ i đây đ ư a ra các s ơ đ ồ t ạ o xung tam giác dùng transistor đ ơ n gi ả n. a. Vớ i hình a. +E Ban đầ u khi UV = 0, transistor T mở bão R RB hòa nhờ đ ượ c phân áp b ở i đi ệ n tr ở RB từ cự c Baz ơ lên ngu ồ n +E. Khi đó đi ệ n áp ura lố i ra Ura = UC = UCEbh ≈ 0V. U vào C u Khi có xung vuông lố i vào v ớ i c ự c tính Cg B T âm qua mạ ch C1RB tạ o thành m ạ ch vi A) phân âm khi đó đư a đi ệ n áp xung vi phân âm trên tụ C t ớ i c ự c Baz ơ c ủ a transistor T làm transistor T c ấ m, làm cho t ụ C đ ượ c nạệụượạệừồ p đi n. T C đ c n p đi n t ngu n +E qua R làm cho đi ệ n áp trên t ụầ tăng d n: = − t U( t ) E (1 exp(- ) khi đó điệ n áp ra là Ura(t) = UC(t) gầ n đúng b ậ c nh ấ t v ớ i d ạ ng C RC đườ ng th ẳ ng theo t. H ệ s ố phi tuy ế n là: i− i() t U ε =0 q = m (1) i0 E E EU− Vớ i i = và i() t = m là dòng nạ p lúc đ ầ u và cu ố i cho t ụ C. 0 R q E Khi hế t xung đi ề u khi ể n t ứ c xung vi phân d ươ ng ho ặ c không có xung l ố i vào đi ề u khiể n làm transistor T ở tr ạ ng thái c ấ m. T ụ C phóng đi ệ n nhanh ra colector và emitor củ a transistor T (vì RCE <<) nên Ura = UC ≈ 0 trở v ề tr ạ ng thái ban đ ầ u c ủ a m ạ ch. Từ bi ể u th ứ c sai s ố (1) trên ε ta thấ y mu ố n sai s ố bé c ầ n ch ọ n ngu ồ n E l ớ n và biên độ ra c ủ a xung tam giác Um nhỏ . (đó chính là nh ượ c đi ể m l ớ n c ủ a m ạ ch t ạ o xung đơ n gi ả n) 46
47. b. Vớ i hình b. Transistor T2 mắ c ki ể u baz ơ chung có +E tác dụ ng nh ư m ộ t ngu ồ n ổ n dòng (có R2 RE bù nhiệ t nh ờ dòng ng ượ c qua diode RB zenor) cung cấ p dòng IE2 ổ n đ ị nh n ạ p T2 D cho tụ trong th ờ i gian có xung vuông Ura cự c tính âm đi ề u khi ể n làm transistor U vào C T1 khóa, vớ i đi ề u ki ệ n g ầ n dùng dòng C g uB T1 colector transistor T2 không đổ i thì ta có B) tq I U() t=1 ∫ I dt = C2 t là quan hệ b ậ c CCC 2 0 C nhấ t theo th ờ i gian t. Sơ đ ồ m ạ ch trên cho phép t ậ n d ụ ng toàn b ộ ngu ồ n E t ạ o xung tam giác v ớ i biên đ ộ nhậ n đ ượ c là UC ≈ E. Khi có tả i Rt mắ c song song tr ự c ti ế p v ớ i t ụ C thì có hi ệ n t ượ ng phân dòng qua Rt và ε khi đó UC sẽ gi ả m và do đó sai s ố tăng. Để có th ể s ử d ụ ng t ố t c ầ n nang cao giá tr ị tr ở Rt hay là giả m ả nh h ưở ng c ủ a Rt đố i vớ i l ố i ra c ủ a s ơ đ ồ . c. Vớ i hình c. Transistor T1 là phầ n t ử khóa th ườ ng m ở nh ờ đi ệ n tr ở RB và transistor T1 chỉ c ấ m khi có xung vuông cự c tính d ươ ng đi ề u khi ể n ở l ố i vào. Transistor T2 là phầ n t ử khu ế ch đ ạ i đ ệ m ch ế đ ộ đóng m ở (K < 1). Ban đầ u UV = 0 transistor -E D T1 mở bão hòa nh ờ đi ệ n tr ở - + N - + RB C0 RB phân cự c cho transistor. R2 Diode D thông qua R có Ura M dòng I0 ≈ E/(R + RD) khi đó T2 U - điệ n áp trên t ụ C là UC = vào C + UCEbh≈0 qua transistor T2 ta Cg T1 RE thu đượ c tín hi ệ u l ố i ra là C) Ura ≈ 0. Tụ C0 đượ c n ạ p điệ n t ừ đ ấ t qua RE qua C và diode D kshi đó điệ n áp trên t ụ là UN – UE2 ≈ E vớ i c ự c tính âm. 47
48. Trong thờ i gian có xung l ố i vào transistor T1 bị c ấ m, t ụ C đ ượ c n ạ p đi ệ n qua R và D làm điệ n th ế t ạ i trên c ự c Baz ơ c ủ a transistor T2 (điể m m) âm d ầ n do đó làm cho T2 mở l ớ n d ầ n đ ạ t m ứ c g ầ n giá tr ị bão hòa. Gia s ố ΔUC qua transistor T2 và qua tụ C0 có điệ n dung l ớầưư n g n nh đ a toàn b ộềể v đi m N bù thêm v ớ i giá tr ịẵạ s n có t i N (đang giả m theo quy lu ậ t dòng n ạ p) gi ữ ổ n đ ị nh dòng trên đi ệ n tr ở R n ạ p cho t ụ C. Chú ý: vớ i dòng h ồ i ti ế p t ừ l ố i ra qua C0 về có tr ị s ố b ằ ng E/R thì khi đó không còn dòng qua diode D dẫớạ n t i tr ng thái cân b ằộ ng đ ng. Ngu ồườưắỏ n E d ng nh c t kh i mạ ch và C đ ượạ c n p nh ờệếượạướ đi n th E đ c n p tr c trên t ụ C0 48
49. 5.4. Mạ ch t ạ o xung tam giác dùng vi m ạ ch khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán. a. Sơ đ ồ 1: (cấ p ngu ồ n ±Ecc cho vi mạ ch) Xây dự ng trên c ơ s ở kh ế ch đ ạ i l ố i vào đ ả o trong đó R - C thành phầ n h ồ i ti ế p là t ụ C. Đi ệ n áp l ố i ra đ ượ c cho Uvao bở i ph ươ ng trình sau: + Ura Q (t) t = C = 1 + U ra (t) [∫ iC (t)dt Q0 ] (1) C C 0 U Vớ i Q0 là điệ n tích trên t ụ t ạ i th ờ i vao điể m t = 0. t U vao (t) Vớ i iC(t) = − do đó ta có R Ura điệ n áp l ố i ra (Ura) là t 1 t U (t) = − ∫U (t)dt +U ra RC vao ra0 0 (2) Thành phầ n Ura0 xác đị nh t ừ đi ề u ki ệ n ban đ ầ u c ủ a tích phân: Ura0 = Ura(t=0) = Q0/C (3) Nế u l ố i vào Uvao là mộ t xung vuông có giá tr ị đi ệ n áp không đ ổ i trong kho ả ng 0 ÷ t thì Ura(t) là biế n thiên đi ệ n áp d ạ ng đ ườ ng th ẳ ng. 1 U = (− U )t +U (4) ra RC vao ra0 ≈ Độ chính xác c ủ a ph ươ ng trình trên ph ụ thu ộ c vào gi ả thi ế t U0 0 hay dòng điệ n đầ u vào IC g ầ n b ằ ng 0. Vớ i các vi m ạấượ ch ch t l ng cao đ ảảềệ m b o đi u ki n dòng l ố i vào IC khá t ố t: Ivào IC = 0. b. Sơ đ ồ 2: - Khi có xung điề u khi ể n c ự c tính d ươ ng l ố i vào làm transistor T m ở b ả o hòa, khi đó làm tụ phóng đi ệ n qua RCE củ a transistor xu ố ng đ ấ t trong kho ả ng th ờ i gian t0 (t0 < tng) vớ i tng = tx vào do khi đó transistor T thông bão hòa. 49
50. - trong khoả ng th ờ i gian tq (tứ c tng vào) không có xung điề u khi ể n d ươ ng l ố i vào khi đó transistor T ởạ tr ng thái c ấ m IC khu ếạậ ch đ i thu t toán làm vi ệởếộế c ch đ tuy n tính nế u U0 = 0V thì R2 R 1 - UP = UN = UC (5) +E0 N P + Ura +E Xác đị nh quy lu ậ t bi ế n đ ổ i hàm UC(t), từ đó đ ư a R3 R4 ra điề u ki ệ n đ ể l ố i ra bi ế n đ ổ i tuy ế n tính. C Uvao RB Phươ ng trình dòng đi ệ n t ạ i đi ể m N v ớ i m ạ ch T hồ i ti ế p âm là: E −U U −U R + R R 0 N = N ra = 1 2 − 2 => U ra U C E0 (6) R1 R2 R1 R1 Phươ ng trình dòng đi ệạể n t i đi m P v ớạồếươ i m ch h i ti p d ng là: E −U dU U −U 0 C = C C + C ra (7) R3 dt R4 Từ ph ươ ng trình (6), (7) ta có UC(t) là: dU U  R   R  C + C  1 − 2  = 1  E − 2     E0  (8) dt C  R3 R1R4  C  R3 R1R4   R   1 − 2  Khi đó tính chấ t bi ế n đ ổ i c ủ a UC phụ thu ộ c vào h ệ s ố    R3 R1R4  R R > 1 4 - Nế u R3 đườ ng UC(t) có dạ ng đ ườ ng cong l ồ i R2 R R < 1 4 - Nế u R3 đườ ng UC(t) có dạ ng đ ườ ng cong lõm R2 R R 2 = 4 - Khi thì khi đó UC(t) phụ thu ộ c b ậ c nh ấ t vào t. R1 R3  R  = 1  E − 2  Khi đó ta có U C (t)  E0  t (9) C  R 3 R1R4  50
51. - Nế u ch ọ n R1 = R3, R2 = R4 khi Uvao đó ta có: t 1 = ( − ) UC U C (t) E E0 t (10) CR 3 Từ bi ể u th ứ c (10) ta có t Ura - Nế u E > E0 ta có điệ n áp lố i ra tăng theo đ ườ ng th ẳ ng Ura max - Nế u E < E0 ta có điệ n áp t lố i ra gi ả m theo đ ườ ng th ẳ ng Ura min - Nế u ch ọ n E0 = 0 ta nhậ n đượ c xung tam giác có c ự c tính d ươ ng. N ế u ch ọ n E0 là mộ t ngu ồ n đi ề u chnh ỉ đ ượ c thì Ura có dạ ng hai c ự c tính v ớ i biên đ ộ g ầ n b ằ ng 2Ecc. Thự c t ế th ườ ng ch ọ n E = Ecc và E0 lấ y t ừ Ecc qua mạ ch phân áp. Biên độ c ự c đ ạ i trên t ụ đ ượ c xác đ ị nh b ở i = 1 ( − ) U C max E E0 tq CR 3 c. Tạ o xung vuông và tam giác R2 R1 R + - C U - Ura 1 + ra 2 \Ngườ i ta có th ể t ạ o đ ồ ng th ờ i m ộ t xung vuông và m ộ t xung tam giác nh ờ ghép n ố i tiế p m ộ t b ộ tích phân sau m ộ t trig ơ smit. Bộ tích phân IC2 l ấ y tích phân đi ệ n áp ổ n đ ị nh trên l ố i ra 1 (Ura1) trên trigơ smit. Khi Ura2 đạưỡậủ t ng ng l t c a trig ơ thì đi ệ n áp ra c ủ a nó đ ổấộế i d u đ t bi n do đó Ura2 đổ i ngưỡ ng quét ng ượạ c l i. quá trình th ựệếễ c hi n ti p di n cho t ớ i khi đ ạưỡậứ t ng ng l t th 2 củ a trig ơ smit và s ơ đ ồ quay tr ở v ề tr ạ ng thái dao đ ộ ng t ạ o xung ban đ ầ u. 51
52. Tầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch ph ụ thu ộ c vào R và C. Giá trịưỡệ ng ng đi n áp l ậạ t tr ng thái c ủơ a trig smit đ ượ c xác đ ịở nh b i: R1 Ura2 = U ra1max (11) R2 Ura1 max là điệ n áp ra c ự c đ ạ i c ủ a IC1. Chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch là R T = 4RC 1 (12) R2 52
53. Chươ ng 4: VI MẠỊỜỘ CH Đ NH TH I 555, DAO Đ NG TÍCH THOÁT DÙNG UJT 1. Sơ đ ồ chân và c ấ u trúc 555 1.1. Sơ đ ồ chân IC 555 GND +V 1 8 cc Trigger 2 7 Discharge 555 Output 3 6 Threshold Reset 4 5 Control Voltage 1.2. Sơ đ ồ c ấ u trúc IC 555 Chân 1: GND nố i đ ấ t Chân 2: Trigger Input (lố i vào thay đ ổ i tr ạ ng tái xung l ố i ra) Chân 3: Output Lố i ra Chân 4: Reset (phụ c h ồ i l ạ i trang thái ho ạ t đ ộ ng IC555) Chân 5: Control Voltage (điề u khi ể n đi ệ n áp) 53
54. Chân 6: Threshold (thề m ng ưỡ ng l ậ t tr ạ ng thái l ố i ra out) Chân 7: Dirchage (điề u khi ể n phóng n ạ p đi ệ n t ụ Chân 8: Vcc nguồ n cung c ấ p (ngu ồ n d ươ ng) 1.3. Nguyên tắ c ho ạ t đ ộ ng các chân IC555 Vềơả c b n, 555 g ồạ m 2 m ch so sánh đi ềểạ u khi n tr ng thái c ủừề a FF, t đó đi u khiể n transistor cho phép t ụ x ả đi ệ n (Discharge) Cấ u trúc phân áp IC 555 g ồệở m 3 đi n tr có giá tr ị 5KΩ đ ượắốếớ c m c n i ti p v i nhau lên nguồ n cung c ấ p và xu ốấầầ ng đ t, đ u ra l y trên các đi ệởươứớ n tr t ng ng v i nhau có giá trị đi ệ n áp chu ẩ n là 1/3Vcc và 2/3Vcc 2 bộ khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán có ch ứ c năng so sánh v ớ i l ố i vào d ươ ng và âm đượốớệ c n i v i đi n áp chu ậươứ n t ng ng là 1/3Vcc và 2/3Vcc, l ố i vào còn l ạượấ i đ c l y từ l ố i vào chân (2) và chân (6). L ố i vào chân (2) đ ượ c đ ư a t ớ i l ố i vào âm c ủ a b ộ so sánh 1, còn lố i vào d ươủộ ng c a b so sánh 1 đ ượốớệ c n i v i đi n áp chu ẩ n 1/3Vcc. L ố i vào chân (6) đượướố c đ a t i l i vào d ươủộ ng c a b so sánh 2, còn l ố i vào âm c ủộ a b so sánh 2 đượ c n ố i v ớ i đi ệ n áp chu ẩ n 2/3Vcc. Chú ý: khi thự c hi ệ n m ạ ch dao đ ộ ng dùng IC555 không bao gi ờ th ự c hi ệ n cùng lúc điệ n áp l ố i vào chân (2) 2/3Vcc. Chân 2: TRIGGER (kích khở i), đi ể m nh ạ y m ứ c v ớ i 1/3VCC . Khi đi ệ n áp ở chân này dướ i 1/3 Vcc thì ngõ ra Q c ủ a FF xu ố ng [0], t ạ o ra chân 3 t ạ o m ộ t tr ạ ng thái cao. Khi điệ n áp l ố i vào chân (2) có giá tr ị nh ỏ h ơ n 1/3Vcc t ươ ng ứ ng l ố i ra b ộ so sánh thứởứ 1 m c cao tác d ụớố ng t i l i vào set c ủơ a trigg RS khi đó l ố i ra Out ởứ m c cao. Khi điệ n áp l ố i vào chân (2) l ớ n l ơ n 1/3Vcc khi đó l ố i ra b ộ so sánh 1 ở m ứ c thấươứớ p t ng ng v i chân S c ủ a trigg ơởứấ RS m c th p và ph ụộố thu c l i vào R c ủ a triggơ RS mà l ố i ra Out ta đ ượởạ c tr ng thái nh ớốởứ (l i ra m c cao) ho ặạ c tr ng thái xóa (lố i ra ở m ứ c th ấ p). Chân 6: Threshold (ngưỡ ng) đi ể m nh ạ y m ứ c v ớ i 2/3Vcc . Khi đi ệ n áp ở chân này > 2/3Vcc . FF Reset làm cho chân 3 ở tr ạ ng thái th ấ p. Khi đi ệ n áp l ố i vào chân (6) có giá trịỏơ nh h n 1/3Vcc t ươứốộ ng ng l i ra b so sánh th ứởứấ 2 m c th p tác d ụ ng tớ i l ố i vào clear c ủ a trigg ơ RS khi đó l ố i ra Out ph ụ thu ộ c l ố i vào S c ủ a trigg ơ RS mà lố i ra Out ta đ ượởạ c tr ng thái nh ớốởứấặạ (l i ra m c th p) ho c tr ng thái set (l ốở i ra mứ c cao). Khi đi ệ n áp l ố i vào chân (6) l ớ n l ơ n 1/3Vcc khi đó l ố i ra b ộ so sánh 2 ở 54
55. mứươứớ c cao t ng ng v i chân R c ủơởứ a trigg RS m c cao do đó l ố i ra Out ởứ m c thấ p. Mạ ch FF – RS là lo ạ i m ạ ch l ưỡ ng ổ n kích m ộ t bên. Khi chân S ở m ứ c cao thì điệ n áp này kích cho l ố i ra Q lên m ứ c cao và l ố i ra Q xuố ng m ứ c th ấ p. Khi châp S ở mứ c cao xu ố ng m ứ c th ấ p thì FF – RS không đ ổ i tr ạ ng thái t ươ ng ứ ng chân R đang ở mứ c th ấ p. Khi chân R (clear) ở m ứ c cao thi đi ệ n áp này kích cho FF – RS đ ổ i tr ạ ng thái mứ c cao sang tr ạ ng thái m ứ c th ấ p khi đó l ố i ra Q xu ố ng m ứ c th ấ pvà l ố i ra Q lên mứ c cao. Khi chân R xu ốứấươứởứấ ng m c th p t ng ng S m c th p khi đó FF – RS ở trạ ng thái nh ớ và gi ữ nguyên tr ạ ng thái c ủ a m ạ ch. Chân 3: OUTPUT (ra) thườ ng ở m ứ c th ấ p và chuy ể n thành m ứ c cao trong khoảờ ng th i gian đ ị nh thì. Vì t ầ ng ra tích c ựởảề c c 2 chi u, nó có th ểấặ c p ho c hút dòng đế n 200mA Chân 4: RESET khi điệ n áp ở chân này nh ỏ h ơ n 0,4V: chu kỳ đ ị nh thì b ị ng ắ t, đư a 555 v ề tr ạ ng thái không có kích. Đây là ch ứ c năng ư u tiên đ ể 555 không th ể b ị kích trừ khi RESET đ ượ c gi ả i phóng (>1,0V). Khi không s ử d ụ ng n ố i chân 4 lên Vcc. Chân 5: Control Voltage (điệ n áp đi ề u khi ể n), bên trong là đi ể m 2/3Vcc. M ộ t điệởốấặệ n tr n i đ t ho c đi n áp ngoài có th ểượố đ c n i vào chân 5 đ ể thay đ ổ i các đi ể m tham khả o (chu ẩ n) c ủ a comparator. Khi không s ử d ụ ng cho m ụ c đích này, nên g ắ n 1 tụốấ n i đ t = 0.01µF cho t ấảứụằểọ t c các ng d ng nh m đ l c các xung đ ỉễồ nh nhi u ngu n cấ p đi ệ n. Chân 7: Discharge (Xả ) c ự c thu c ủ a transistor, th ườ ng đ ượ c dùng đ ể x ả t ụ đị nh thì. Vì dòng collector b ị gi ớ i h ạ n, nó có th ể dùng v ớ i các t ụ r ấ t l ớ n (>1000µF) không bị h ư . Chân 8: VCC điệ n áp c ấ p ngu ồ n có th ể t ừ 4,5 đ ế n 16V so v ớ i chân đ ấ t. Vi ệ c đị nh thì t ươốộậớệ ng đ i đ c l p v i đi n áp này. Sai s ốị đnh thì do thay đ ổồệ i ngu n đi n tiêu biể u < 0.05% /V 2. Mạ ch đa hài dùng IC555 Sơ đ ồ m ạ ch nh ư sau: 55
56. Vcc R1 4 8 3 out 7 6 555 R2 2 5 1 C 0.01μF Đa hài tự dao đ ộ ng t ạ o xung vuông. Trong mạ ch trên chân ng ưỡ ng (6) đ ượ c n ố i v ớ i chân nh ớ (2), và 2 chân này có chung 1 điệ n áp trên t ụ là UC. Để so v ớ i đi ệ n áp chu ẩ n 1/3 Vcc và 2/3Vcc c ủ a 2 b ộ so sánh 1 và 2 ở l ố i vào c ủ a IC555. Tụ 0.01 µF n ố i chân 5 v ớấểọễầố i đ t đ l c nhi u t n s cao có ảưởếệ nh h ng đ n đi n áp chuẩ n l ố i vào 2/3Vcc. Chân 4 đượ c n ố i lên ngu ồ n Vcc đ ể không s ử d ụ ng ch ứ c năng Reset IC555. Chân 7 đượ c n ố i v ớ i đi ệ n tr ở R1 và R2 để t ạ o đ ườ ng phóng n ạ p cho t ụ . Chân 3 có dạ ng xung vuông, có th ể n ố i qua tr ở v ớ i Led ch ỉ th ị có xung ra (v ớ i đi ề u kiệ n t ầ n s ố dao đ ộ ng m ạ ch 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 v ớ i (U6(+) < 2/3Vcc) lố i ra ở trạ ng thái nh ớ Out ở m ứ c cao. 56
57. Khi điệ n áp trên t ụ tăng đ ế n m ứ c ≥ 2/3 Vcc thì khi đó điệ n áp trên chân 2 c ủ a b ộ so sánh thứ 1 (U2(-) > 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 v ớ i (U6(+) > 2/3Vcc) lố i ra đ ổ i tr ạ ng thái từố l i ra Out (3) ởứ m c cao sang l ố i ra Out (3) ởứấươứ m c th p (t ng ng 0V). Lúc này transistor ở chân 7 chuy ể n sang tr ạ ng thái m ở bão hòa và đi ệ n áp chân 7 x ấ p x ỉ 0V và tụ C lúc này b ắ t đ ầ u phóng đi ệ n, t ụ phóng đi ệ t ừ C qua R2 và qua chân 7 và transistor trong IC555 xuố ng đ ấ t v ớ i h ằ ng s ố th ờ i gian là: τphóng = R2C (2) Khi này điệ n áp trên t ụ C l ạ i gi ả m d ầ n t ừ m ứ c đi ệ n áp 2/3Vcc xu ố ng 0V UC = Vcc(1 – exp(-t/τphóng)) Khi điệ n áp trên t ụ gi ả m ở m ứ c >1/3 Vcc (và 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 v ớ i (U6(+) < 2/3Vcc) lố i ra ở trạ ng thái nh ớ Out ở m ứ c th ấ p. Khi điệ n áp trên t ụ gi ả m đ ế n m ứ c ≤ 1/3 Vcc thì khi đó điệ n áp trên chân 2 c ủ a b ộ so sánh thứ 1 (U2(-) < 1/3 Vcc) và bộ so sánh 2 v ớ i (U6(+) < 2/3Vcc) lố i ra đ ổ i tr ạ ng thái từố l i ra Out (3) ởứấ m c th p sang l ố i ra Out (3) ởứ m c cao (t ươứ ng ng Vcc). Lúc này transistor ở chân 7 chuy ể n sang tr ạ ng thái c ấụ m và t C lúc này l ạượạệạ i đ c n p đi n l i. Quá trình này đượ c l ặ p đi l ặ p l ạ i và m ạ ch t ự dao đ ộ ng Điệ n áp trên t ụ C đ ượ c n ạ p t ừ giá tr ị 1/3Vcc đ ế n 2/3Vcc (tr ừ chu kỳ đ ầ u tiên khi đóng mạ ch là t ụượạừ đ c n p t 0V đ ế n 2/3Vcc). T ụ phóng đi ệừệ n t đi n áp 2/3Vcc xuố ng t ớ i 1/3Vcc. Chu kỳ dao độ ng: Thờ i gian t ụ n ạ p đi ệ n là: tnạ p = 0.69* τnạ p = 0.69(R1 + R2)C Thờ i gian t ụ phóng là tphóng = 0.69* τphóng = 0.69R2C 57
58. Chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch là: T = tnạ p + tphóng = 0.69(R1 + 2R2)C (3) Do thờ i gian phóng và th ờ i gian n ạ p không b ằ ng nhau (th ườ ng tnạ p > tphóng) nên xung vuông ở l ố i ra không đ ố i x ứ ng và có th ờ i gian có xung l ớ n h ơ n th ờ i gian không có xung. Dạ ng xung ra: Mạ ch t ạ o dao đ ộ ng xung vuông cho đ ộ r ộ ng n ử a chu kỳ dùng IC555, l ố i ra đ ượ c n ố i vớ i t ả i đèn Led. Vcc R1 4 8 R1 out 3 7 D2 P 6 555 R R2 R2 2 5 1 C 0.01μF 0.1μF 58
59. 3. Mạ ch đ ơ n đa hài dùng IC555 Vcc R1 4 8 3 out 7 555 6 Uv 2 5 1 C 0.01μF Nguyên lý hoạ t đ ộ ng c ủ a m ạ ch: Chân ngưỡ ng 6 đ ượ c n ố i v ớ i chân x ả đi ệ n 7 c ủ a m ạ ch R1C. Lố i vào 2 đ ượ c n ố i v ớ i xung kích biên đ ộ âm có đi ệ n áp khi không có xung kích >1/3Vcc và khi có xung kích lố i vào đi ệ n áp 1 exp( t x / R1C) 2 / 3 hay exp( tx / R1C) = 1/3 59
60. => tx = ln3*R1C = 1.1R1C (*) Dạ ng xung ta t ạ i chân 2, 3, 6 4. Mạ ch dao đ ộ ng tích thoát dùng UJT Sơồạ đ m ch và s ơồươ đ t ng đ ươ ng m ạ ch dao đ ộ ng tích thoát dùng UJT: Vcc R 1 Vcc R Out 2 R2 RB 2 R Out 2 E B B 2 RB 1 UJT C Out 1 Out 1 B1 C R2 R 1 a. Sơ đ ồ m ạ ch b. Sơ đ ồ t ươ ng đ ươ ng Sơ đ ồ trên là s ơ đ ồ m ạ ch tích thoát c ơ b ả n dùng UJT, v ớ i 2 đi ệ n tr ở R1 và R2 để nhậ n giá tr ị xung l ố i ra t ươ ng ứ ng v ớ i l ố i ra out 1 và out 2. Ngoài ra đi ệ n tr ở R2 còn có tác dụổịệ ng n đ nh nghi t cho tri ế t áp R. T ụ C và tri ếạ t áp R t o thành m ộạạ t m ch n p điệụừ n cho t t Vcc qua R qua C xu ốấ ng đ t khi đó đi ệ n áp trên t ụầươứ tăng d n t ng ng 60
61. điệạể n áp t i đi m E tăng d ầ n, khi thay đ ổịế i giá tr tri t áp R t ươứớ ng ng v i thay đ ổ i giá trị dòng n ạ p cho t ụ khi đó làm thay đ ổ i chu kỳ xung l ố i ra. Điệ n áp n ạ p trên t ụ có giá tr ị b ằ ng: = − − − U C VCC (VCC VV )exp( t x / RC) Khi điệ n áp trên t ụệừịệấế áp đi n t giá tr đi n áp th p Vv đ n giá tr ịệứ đi n áp m c cao tươứớệ ng ng v i đi n áp kích cho UJT b ắầạộ t đ u ho t đ ng (Vp) khi đó t ụẽượ C s đ c phóng nhanh qua UJT và qua R1 xuố ng đ ấ t, đi ệ n áp trên t ụ phóng đ ế n giá tr ị Vc thì UJT ởạ tr ng thái c ấ m và t ụếụượạệạ C ti p t c đ c n p đi n l i và quá trình l ặạạ p l i t o ra mạ ch t ự dao đ ộ ng. Giá trị đi ệ n tr ở liên mi ề n RBB = RB1 + RB2 có giá trị t ừ vài kΩ đế n 10kΩ . R Tỷ s ố đi ệ n tr ở η = B1 = 0.5 ÷ 0.8 RBB Điệ n tr ở R1, R2 đượ c ch ọ n có ch ỉ s ố r ấ t nh ỏ sao cho R1 và R2 1 − VCC VV − VCC VV =>t1 =RC − VCC VP Thờ i gian phóng đi ệ n c ủ a t ụ t ừ đi ệ n áp VP xuố ng đi ệ n áp VC là: − t2 VC = VP.exp( + ) (RB1 R1 )C  t2 = (RB1 + R1)C*ln(VP/VV) 61
62. Chu kỳ dao độ ng c ủ a mách là T = tnạ p + tphóng = t1 +t2 Giá trị RB1 có trị s ố nh ỏ khi t ụ phóng đi ệ n: do đó ta có th ể b ỏ qua th ờ i gian phóng đi ệ n c ủ a ≈ tụ , do đó chu kỳ dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch T t1 µ Vớ i tr ườ ng h ợ p VV << Vcc và VP = Vcc do đó ta có T = RC ln(1/(1 – η )) Tầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch là: 1 1 f = = T 1 RC ln( ) 1−η Dạ ng xung ra: VE VP VV t VB2 t VB1 t Phư ong trình đ ườ ng t ả i Trong mạ ch dao đ ộ ng tích thoát, giá tr ị đi ệ n tr ở n ạ p cho t ụ C c ủ a m ạ ch n ạ p RC có ý nghĩa rấ t quan tr ọ ng. N ế u ch ỉ s ố tr ở R quá l ớ n hay quá nh ỏ thì gây ra m ạ ch có th ể hoạ t đ ộ ng không đúng theo nguyên lý m ạ ch dao đ ộ ng tích thoát dùng UJT. Trườợ ng h p giá tr ị R quá l ớ n, khi đó t ụạệế n p đi n đ n giá tr ịệ đi n áp VP, khi đó dòng qua R (IR) nhỏ h ơ n dòng IP thì mạ ch RC không kích đ ượ c UJT ho ạ t đ ộ ng. Do đó ta phả i ch ọ n R sao cho: V −V R < CC P I P 62
63. Trườợệở ng h p đi n tr R quá nh ỏụ , khi t phóng đi ệế n đ n giá tr ịệế đi n th VV, khi đó dòng đi qua R ở th ờ i đi ể m này là IR vẫ n l ớ n h ơ n IV thì khi đó UJT sẽ không ng ư ng đượ c, nh ư v ậ y ta ph ả i ch ọ n R sao cho V −V R < CC V IV Khi đó ta phả i ch ọ n R (ph ươ ng trình đ ườ ng t ả i) sao cho V −V V −V CC V < R < CC P IV I P Thông thườ ng ch ọ n R = 1kΩ ÷ 1MΩ Và C = 100pF ÷ 100μF Sơ đ ồ m ạ ch t ạ o xung dùng UJT có t ầ n s ố dao đ ộ ng trong kho ả ng t ừ 50 đ ế n 150Hz Vcc +12V P R 200KΩ 1 100Ω Out 1 R 100KΩ UJT Out 1 C 0.1μF 100Ω R2 5. Mạ ch t ạ o tín hi ệ u xung tam giác dùng UJT Mạ ch t ạ o tín hi ệ u xung tam giác d ự a trên nguyên lý phóng n ạ p cho t ụ , thông th ườ ng phóng nạ p c ủ a t ụ theo hàm e mũ, đ ể t ạ o xung tam giác theo đ ườ ng tuy ế n tính thì đườạ ng n p cho t ụ là tăng tuy ế n tính t ứụượạ c t đ c n p qua m ộồ t ngu n dòng c ốị d nh và phóng nhanh qua mộ t m ạ ch có tr ở kháng r ấ nh ỏ nhu m ộ t khoá K nào đó. Vcc Vc I VP K C R tx t Khi đó khi nạ p đi ệ n áp trên t ụ tăng d ầ n theo công th ứ c sau: 63
64. t = 1 vC ∫ Idt C o I Hay v = t là hàm bậ c nh ấ t theo t, v ậ y đi ệ n áp trên t ụ tăng tuy ế n tính theo t. C C Để đi ệ n áp trên t ụ đ ạ t đ ượ c đ ế n giá tr ị VP, khi đó thờ i gian tx đượ c xác đ ị nh nh ư sau (coi tụ n ạ p đi ệ n t ừ giá tr ị đi ệ n áp v0 = 0V): I C V = t hay t = V P C x x P I Thờ i gian n ạ p đi ệ n cho t ụ t ỷ l ệ nghích v ớ i dòng n ạ p cho t ụ C (I) Vcc +12V R 3 R 1 R6 100Ω T1 I0 T T3 2 R 4 UJT Out 2 100KΩ N Out 1 R 2 R 100Ω R5 10KΩ C 0.4μF 7 Vớ i s ơ đ ồ m ạ ch t ạ o xung tam giác trên dùng UJT thì ta có 2 l ố i ra là out 1 là xung kim kích trên UJT và Out 2 là xung tam giác cầ n l ấ y, Nguyên lý ho ạ t đ ộ ng c ủ a m ạ ch trên như sau: Điệ n tr ở R1, R2, R3 và transistor T1 tạ o thành m ộ t ngu ồ n dòng ổ n đ ị nh đ ể n ạ p cho t ụ C (do transistor T1 đượ c phân áp ổ n đnh ị qua R1, R2 và R3) đó đó ta có dòng qua transistor T1 là cốị đ nh và ta có dòng ổịạ n đ nh n p cho t ụệ C. Đi n áp trên t ụẽạừ s n p t giá trị đi ệ n áp 0V đ ế n giá tr ị đi ệ n áp x ấ p x ỉ Vcc, (như ng do t ụ n ố i v ớ i UJT nên đi ệ n áp trên tụ n ạ p t ừ giá tr ị đi ệ n áp VV đế n VP trong các chu kỳ tiế p theo c ủ a m ạ ch) Khi đó dòng nạ p cho t ụ C là dòng IE xấ p x ỉ dòng IC (I0) Transistor T2 mác theo kiể u E chung l ố i ra trên Emitor, chính là t ầ ng l ặ p l ạ i đi ệ n áp (khuế ch đ ạ i dòng cho tín hi ệ u xung tam giác l ố i ra đ ể ghép n ố i v ớ i m ạ ch ngoài). Khi đó điệ n áp l ố i ra trên t ụ C x ấ p x ỉ đi ệ n áp trên l ố i ra Out 2. Transistor T3 (UJT) mắ c theo ki ể u dao đ ộ ng tích thoát dùng UJT, khi đi ệ n áp n ạ p trên tụ tăng k ế n gía tr ị đi ệ n áp VP (củ a UJT) khi đó s ẽ kích cho UJT ho ạ t đ ộ ng (nh ư m ộ t khá K) và tụ s ẽ phóng đi ệ n qua UJT và R7 xuố ng đ ấ t, khi t ụ phóng đi ệ n giá tr ị đi ệ n 64
65. trở phóng qua UJT và R7 rấ t nh ỏ nên đi ệ n áp trên t ụ gi ả m r ấ t nhanh coi là tuy ế n tính), khi điệ n áp trên t ụ gi ả m đ ế n m ứ c đi ệ n áp VV (điệ n áp m ứ c th ấ p UJT không ho ạ t độ ng) thì t ụ không phóng đi ệ n qua Transistor T3 và đượ c n ạ p đi ệ n l ạ i qua ngu ồ n dòng củ a transistor T1, khi đó mạ ch s ẽ t ự dao đ ộ ng. Thờ i gian n ạ p đi ệ n cho t ụ t ừ giá tr ị đi ệ n áp VV đế n giá tr ị đi ệ n áp VP là tx: = − C t x (VP VV ) I 0 thờ i gian phóng đi ệ n c ủ a t ụ qua UJT r ấ t nh ỏ , do đó ta có th ể x ấ p x ỉ chu kỳ dao đ ộ ng củ a m ạ ch b ằ ng th ờ i gian n ạ p đi ệ n cho t ụ C. = T t x Vớ i m ạ ch trên ta có th ể thay đ ổ i chu kỳ dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch b ằ ng cách thay đ ổ i giá trịủụ c a t C, ho ặ c ta có th ểắ m ch thêm m ộếởốếớệở t bi n tr n i ti p v i đi n tr R3 củ a b ộ tạ o ngu ồ n dòng dùng transistor T1. Dạ ng xung l ố i ra: VC VP VC tx T t Vout2 t tx t 65
66. 6. Mạ ch t ạ o tín hi ệ u xung n ấ c thang dùng UJT Vcc +12V R3 470Ω R 10K R2 R R7 100K 1 5KΩ 5 100Ω C2 Ω I Ω 0 Out T T 2 UJT 0.5μF 1 UJT 1 N 2 R 220Ω R C1 4 C3 0.2μF 6 100Ω Tín hiệ u xung n ấ c thang là tín hi ệ u có đi ệ n áp tăng d ầ n theo t ừ ng n ấ c r ồ i cu ố i cùng điệ n áp gi ả m v ề m ứ c th ấ p sau khi k ế t thúc m ộ t chu kỳ, sau đó tín hi ệ u ti ế p t ụ c tăng dầ n, s ơ đ ồ t ạ o dao đ ộ ng tín hi ệ u xung n ấ c thang nh ư trên: Vớ i s ơ đ ồ trên, nguyên lý ho ạ t đ ộ ng nh ư sau: Khố i 1 g ồ m t ụ C1, tr ở R3, R4, R7, UJT1 t ạ o thành b ộ dao đ ộ ng tích thoát dùng UJT1 có lố i ra l ấ y trên c ự c B2 (xung âm). Khố i 2: R1, R2 và Transistor T1 t ạ o thành m ộ t ngu ồ n dòng c ố đ ị nh n ạ p cho t ụ C3 khi có xung kích qua tụ C2 t ừ kh ố i 1. Khố i 3 g ồ m tr ở R5, R6 và UJT t ạ o thành b ộ tích thoát th ứ 2 t ạ o ra chu kỳ dao đ ộ ng củ a m ạ ch. Khi bộộ dao đ ng tích thoát th ứấạộẽạộ nh t ho t đ ng s t o ra m t xung âm l ố i ra B2 c ủ a UJT thông qua tụ C2 đ ể kích b ộ t ạ o ngu ồ n dòng c ủ a transistor T1 ho ạ t đ ộ ng làm cho tụ C3 đ ượ c n ạ p thêm m ộ t l ượ ng đi ệ n tích là ∆u và chờ xung kích ti ế p theo c ủ a UJT1( khi không có xung âm kích từ b ộ dao đ ộ ng tích thoát th ứ nh ấ t thì b ộ t ạ o ngu ồ n dòng củ a transistor T1 không ho ạ t đ ộ ng). Khi đi ệ n áp trên t ụ C3 n ạ p đ ế n giá tr ị đi ệ n áp là Vp (điệ n áp đ ủ kích cho UJT2 ho ạ t đ ộ ng) khi đó t ụ C3 s ẽ phóng đi ệ n qua UJT2 xuố ng đ ế n đi ệ n áp m ứ c th ấ p VV và tụ C l ạ i đ ượ c n ạ p l ạ i, quá trình th ự c hi ệ n liên tụ c nh ư v ậ y làm cho m ạ ch t ự dao đ ộ ng. Chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch: Điệ n áp t ụ C3 tăng thêm mộ t l ượ ng ∆u do bộ dao đ ộ ng tích thoát 1 t ạ o ra là I ∆u = ∆t , trong đó ∆t là khoả ng th ờ i gian có xung âm c ủ a b ộ dao đ ộ ng tích thoát 1. C Khi đó chu kỳ tạ o ra m ộấ t n c thang trên t ụươứớảờ C3 t ng ng v i kho ng th i gian đi ệ n áp trên tụ C3 tăng đ ượ c m ộ t l ượ ng ∆u là tx (chu kỳ bộ dao đ ộ ng tích thoát 1) 66
67. Khonả g bi ế n thiên c ủ a đi ệ n áp trên t ụ C3 là: Up – UV = N∆u , trong đó N là số xung nấ c thang t ạ o ra trên t ụ C3 Và chu kỳ dao độ ng c ủ a m ạ ch chính là kho ả ng th ờ i gian đi ệ n áp trên t ụ C3 đ ượ c n ạ p từ giá tr ị đi ệ n áp VV đế n giá tr ị đi ệ n áp VP. T = Ntx Dạ ng xung ra: VC1 VP VC tx Vout VP VC T 7. Mạ ch dao đ ộ ng tích thoát t ạ o xung đ ồ ng b ộ 7.1. Mạ ch đ ồ ng b ộ đi ề u khi ể n n ắ n n ử a chu kỳ D1 L R1 +V2 +V1 R3 RT54 R6 L R2 AC AC Dz P MT T1 UJT N T3 TR1 T2 R4 C N Nguyên lý hoạ t đ ộ ng: Biế n áp TR1 gi ả m đi ệ n áp xoay chi ề u 220V l ố i vào cu ộ n s ơ c ấ p thành đi ệ n áp l ố i ra ởộứấả cu n th c p kho ng 48V. Đi ệ n áp ra cu ộứấ n th c p khá cao so v ớệổ i đi n áp n áp trên diode zener Dz (12V). 67
68. Diode D1 là mạ ch n ắ n dòng, đi ệ n áp n ử a chu kỳ d ươ ng l ố i ra (n ử a chu kỳ âm c ấ m) không có tụ l ọ c, khi đó l ố i ra là n ử a chu kỳ d ươ ng g ợ n sóng V1 theo tín hi ệ u l ố i vào. Điệ n tr ở R1, R2 và diode Dz dùng đ ể c ắ t ng ọ n và ổ n áp đi ệ n áp +V2 ở l ố i ra b ằ ng điệ n áp Vz, khi đó đi ệ n áp V2 đ ượ c xem nh ư là ngu ồ n m ộ t chi ề u ổ n áp gián đo ạ n theo từ ng n ử a chu kỳ d ươ ng c ủ a tín hi ệ u xoay chi ề u l ố i vào. Và đi ệ n áp V2 là ngu ồ n điệ n đ ồ ng b ộ c ấ p cho m ạ ch dao đ ộ ng t ạ o xung kích cho transistor T1 và T2 (UJT) là mạ ch t ạ o xung dao đ ộ ng tích thoát n ạ p b ằ ng dòng ổ n đ ị nh qua T1. Khi T1 và T2 đượ c c ấ p ngu ồ n V2 nên m ạ ch làm vi ệ c gián đo ạ n theo t ừ ng chu kỳ dươố ng l i vào, khi ngu ồ n AC có chu kỳ d ươ ng thì T1 d ẫệụượạệ n đi n và t đ c n p đi n và qua T2 tạ o m ạ ch dao đ ộ ng tích thoát khi đó có m ộ t xung kích qua bi ế n áp xung TR2 hoạ t đ ộ ng và qua bi ế n áp đ ầ u ra th ứ c ấ p s ẽ kích c ự c Gate c ủ a Triac (SCR) ho ặ t độ ng đ ể n ắ n đi ệ n qua đ ộ ng c ơ 1 chi ề u DC. Thay đổ i bi ế n tr ở P làm thay đ ổ i dòng n ạ p cho t ụ C khi đó d ẫ n đ ế n làm thay đ ổ i t ầ n sốộủộộ dao đ ng c a b dao đ ng tích thoát khi đó làm thay đ ổộởủẫớ i đ m c a T3, d n t i thay đổ i dòng đi ệ n qua đ ộ ng c ơ DC (t ố c đ ộ đ ộ ng c ơ thay đ ổ i) 7.2. Mạ ch đ ồ ng b ộ đi ề u khi ể n n ắ n toàn chu kỳ D1 L R1 +V2 +V1 R3 R5 R6 R2 AC Dz P R7 L T1 UJT AC T3 D3 N TR1 T2 R4 C D4 T4 D2 N R8 MT TR2 Trong trườợạềểấồ ng h p m ch đi u khi n c p ngu n cho đ ộơ ng c DC là m ạắ ch n n toàn chu kỳ - dùng 2 SCR là T3 và T4, mạ ch t ạ o ra ngu ồ n đ ồ ng b ộ cũng t ươ ng t ự là m ạ ch nắ n n ử a chu kỳ và ổ n áp không dùng t ụ l ọ c. Đi ệ n áp l ố i ra sau 2 Diode D1 và D2 là nhữ ng bán chu kỳ d ươ ng liên t ụ c và g ợ n sóng V1. Điệ n tr ở R1, R2 và diode Dz dùng đ ể c ắ t ng ọ n và ổ n áp đi ệ n áp +V2 ở l ố i ra b ằ ng điệ n áp Vz, khi đó đi ệ n áp V2 đ ượ c xem nh ư là ngu ồ n đ ồ ng b ộ c ấ p cho m ạ ch dao độ ng. 68
69. Xung kích qua T1 và T2 qua biế n áp xung TR2, l ố i ra c ủ a bi ế n áp xung l ầ n l ượ t kích vào cử a Gate c ủ a T3 v T4 c ấ p dòng m ộ t chiruc ho đ ộ ng c ơ DC (MT) 69
70. Chươ ng 5. MẠỘẠỔ CH DAO Đ NG T O XUNG DÙNG C NG LOGIC, VCO, CCO 1. Mạ ch đa hài đ ơ n ổ n dùng c ổ ng logic. V R A Out B C N Mạ ch có m ộ t tr ạ ng thái ổ n đ ị nh b ề n là khi không tác đ ộ ng xung ở l ố i vào A = 0 thì lố i ra Out = 0. Khi có mộ t xung d ươ ng l ố i vào A = 1, B = 0. t ươ ng ứ ng qua m ạ ch Nor ta có l ố i ra Out = 0, qua mạ ch RC t ạ o thành m ạ ch tích phân RC, khi đó đi ệ n áp trên t ụ tăng d ầ n (tụượạệừ đ c n p đi n t +V qua R qua C xu ốấ ng đ t) và đi ệ n áp trên t ụư nh sau: = − − uC V (1 exp( t / RC)) khi đó uN = 0 và lố i ra Out = 1. Lúc đó tụ đ ượ c n ạ p đi ệ n và đi ệ n áp trên t ụ C tăng d ầ n, khi đi ệ n áp trên t ụ C tăng UC ≥ UH thì lố i ra l ậ t tr ạ ng thái t ừ Out = 1 sang l ố i ra Out = 0 (URa = UL), Khi kế t thúc xung l ố i vào A = 0, và B = Ura = 0 (UL) khi đó mạ ch s ẽ gi ữ nguyên tr ạ ng thái ổ n đ ị nh ch ờ xung ti ế p theo ở l ố i vào A. 2. Mạ ch đa hài t ự dao đ ộ ng dùng c ổ ng logíc. R1 N Out 1 1 C1 C2 R2 2 Out 2 P Điệở n tr R1, R2 gi ữệ đi n áp ng ưỡủ ng c a thành ph ầồếềủụ n h i ti p v c a t C1 và C2 l ấ y hồ i ti ế p d ươ ng đ ư a t ừ l ố i ra v ề l ố i vào. Khi đóng mạ ch gi ả s ử l ố i ra 1 ở m ứ c th ấ p (Out 1 = 0) khi đó l ố i ra 2 ở m ứ c cao (Out 2 = 1) tụ C2 đ ượ c n ạ p đi ệ n và đi ệ n áp trên t ụ C2 tăng d ầ n. = − − uc2 Vcc(1 exp( t / R1C2 )) , khi đó ta có UN = UR1 = Uout2 - UC = Uout2 (Vcc), Tụ C1 phóng đi ệ n qua Out1 xu ố ng đ ấ t. Tụạệệ C2 n p đi n và đi n áp trên t ụ C2 tăng d ầ n khi đó t ươứớệạ ng ng v i đi n áp t i điể m N (UN) giả m d ầ n t ừ Vcc xuố ng đ ấ t, khi đi ệ n áp t ạ i đi ể m N nh ỏ h ơ n đi ệ n áp 70
71. mứ c th ấ p (UN ≤ UL) thì qua Nand 1 ta có lố i ra Out 1 s ẽ l ậ t tr ạ ng thái lên m ứ c cao, qua qua mạồếươừ ch h i ti p d ng t Out 1 v ềểứố đi m P (t c l i vào Nand 2) làm cho l ố i ra Out 2 chuyể n tr ạ ng thái sang m ứ c th ấ p. Lúc này Out 1 = UH (Vcc) và Out 2 = UL (0). Và tụ C1 đ ượ c n ạ p đi ệ n t ừ Out 1 qua C1 và R2 xuố ng đ ấ t và t ụ C2 phóng đi ệ n qua Out 2 xu ố ng đ ấ t = − uC 2 E exp( t / R21C2 ) . = − − Và uc1 Vcc(1 exp( t / R2C1 )) Khi đó điệ n áp trên t ụ C1 tăng d ầ n và đi ệ n áp trên đi ể m P gi ả m d ầ n, đi ệ n áp trên điể m P gi ả m đ ế n m ứ c UP ≤ UL thi qua Nand 2 lố i ra out 2 s ẽ chuy ể n tr ạ ng thái sang mứ c cao và qua m ạồếươềố ch h i ti p d ng v l i vào Nand 1 làm l ố i ra Out 1 v ềứ m c thấởềạ p tr v t ng thái ban đ ầủạ u c a m ch, quá trình này c ứếụựệ ti p t c th c hi n và m ạ ch sẽ t ự dao đ ộ ng 3. Mạ ch dao đ ộ ng VCO (Voltage Control Oscilator) dùng IC 566 Sơ đ ồ c ấ u trúc Vcc R 6 8 ic566 Buffer 5 Current Triger 3 Sources Smit Out Buffer 4 Out 7 1 C Trạ ng thái, ch ứ c năng các chân Chân 1: Nố i đ ấ t Chân 2: Chân dư NC (No connect) 71
72. Chân 3: Lố i ra xung vuông (Square Wave Output) Chân 4: Xung tam giác (Triagular Wave Outout) Chân 5: Lố i vào đi ề u khi ể n (modulation Input) Chân 6: Nguồ n dòng (Current Sources) Chân 7: Nguồ n dòng (Current Sources) Chân 8: +Vcc nguồ n nuôi 1 chi ề u (ngu ồ n d ươ ng) - Mạ ch ngu ồ n có tác d ụ ng gi ữ cho dòng n ạ p đi ệ n cho t ụ C qua đi ệ n tr ở R có giá trị c ố đ ị nh - Trịốủ s c a dòng n ạ p có th ể thay đ ổờố i nh l i vào đi ềểạ u khi n t i chân 5 - Điệ n áp n ạ p trên t ụ tăng theo hàm b ậ c nh ấ t, do m ạ ch n ạ o cho t ụ là ngu ồ n dòng - Mạ ch Triger smit có tác d ụ ng gi ớ i h ạ n đi ệ n áp n ạ p trên t ụ ở m ứ c cao hay phóng điệ n đ ể t ạ o ra đi ệ n áp xung răng c ư a ở chân 7 và qua m ạ ch triger smit tạ o xung vuông ở chân 3. - Mạ ch Buffer t ỏ ng IC là hai m ạ ch khu ế ch đ ạ i đ ệ m dòng đi ệ n cho d ạ ng xung vuông và tam giác ở l ố i ra 3 và 4 đ ể phù h ợ p v ớ i vi ệ c ghép t ả i l ố i ra - Thay đổ i giá tr ị đi ệ n áp ở chân 5 làm thay đ ổ i dòng n ạ p cho t ụ đi ệ n d ẫ n t ớ i việ c thay đ ổ i t ầ n s ố c ủ a xung vuông và xung tam giác ở l ố i ra 3 và 4. - Thay đổ i giá tr ị đi ệ n tr ở R và C cũng có th ể thay đ ổ i t ầ n s ố l ố i ra. • Mộ t s ố đ ặ c đi ể m c ủ a m ạ ch là: - Nguồ n nuôi: 10V ÷ 24V - Tầ n s ố dao đ ộ ng fmax = 1MHz và đượ c tính V −V  = 2  CC C  f 0   RC  VCC  Trong đó VC là điệ n áp đi ề u khi ể n ở chân 5 - Điệ n áp đi ề u khi ể n ở chân 5 cho phép là: 3 V ≤ V ≤ V 4 CC C CC - Giớ i h ạ n giá tr ị đi ệ n tr ở là: 2kΩ ≤ R ≤ 20kΩ Mạ ch t ạ o dao đ ộ ng xung vuông và xung tam giác v ớ i t ầ n s ố có th ể thay đ ổ i đ ượ c dự a vào tri ế t áp P 72
73. Vcc R R1 6 8 3 Out P 5 IC566 4 Out R2 7 1 C Mạ ch t ạ o xung đi ề u ch ế VCO có t ầ n s ố l ố i ra xung vuông và xung tam giác thay đổ i liên ph ụ thu ộ c vào biên đ ộ tín hi ệ u xung l ố i vào (hay m ạ ch đi ề u t ầ n) Vcc R R1 6 8 3 Out 5 IC566 ~ R2 4 Vi Out 7 1 C 4. Mạ ch dao đ ộ ng CCO (IC 567 – Current Control Oscilator) Sơ đ ồ c ấ u trúc 73
74. Vcc 4 IC567 R1 Control 3 2 Low pass Phase Detector filter Timing R 5 KĐ Current Controller Oscilator Timing C-R 6 R2 1 Output filter Quadrature Phase + 8 Detector - Output KĐ 7 Vref Ground Trạ ng thái, ch ứ c năng các chân Chân 1: Output filter C1, chân nốớụọ i v i t l c xu ố ng đ ấểọ t đ l c tín hi ệố u l i ra c ủ a mạ ch so sánh đi ệ n áp vuông pha Chân 2: Low pass filter C2, mắụọ c t l c xu ố ng đ ấểọ t đ l c tín hi ệầốấở u t n s th p lố i ra c ủ a m ạ ch so pha tín hi ệ u l ố i vào. Chân 3: Tín hiệ u vào đi ề u khi ể n. Chân 4: Vcc, chân nố i v ớ i ngu ồ n cung c ấ p +Vccmax = 10V Chân 5: Timing R, chân nố i v ớ i đi ệ n tr ở R gi ữ a 2 chân 5 và 6 đ ể xác đ ị nh h ằ ng s ố thờ i gian và t ầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch CCO. Chân 6: Timing C-R, nố i v ớ i chân 5 qua đi ệ n tr ở R và n ố i v ớ i đ ấ t qua t ụ C có tác dụ ng nh ưộạọ m t m ch l c thông cao đ ểổịầố n đnh t n s dao đ ộủạ ng c a m ch CCO tạ o ra. T ầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch có giá tr ị thay đ ổ i nh ư sau: 1.1 f = Hz 0 RC Chân 7: Ground nố i đ ấ t Chân 8: Output lố i ra xung vuông c ủ a m ạ ch khi h ở m ạ ch V0 ≈ VCC Khi tín hiệ u l ố i vào có t ầ n s ố b ằ ng t ầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i f0 do mạ ch CCO t ạ o ra thì lố i ra V0 ≈ 0V. Dòng tả i l ố i ra c ự c đ ạ i là Imax = 100mA Sơ đ ồ m ạ ch t ạ o dao đ ộ ng c ơ b ả n IC567 74
75. Vcc 3 4 2 ~ C2 Vi 1 5 C1 IC567 Vcc R 10k Rtai 6 8 C 7 10nF Điệởố n tr R n i chân 5 và chân 6 v ớụố i t n i chân 6 xu ốấểạầố ng đ t đ t o ra t n s dao độ ng n ộ i f0 cuả m ạ ch, và t ầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i đ ượ c xác đ ị nh nh ư sau: 1.1 1.1 f = = = 11kHz 0 RC 10x103 x10x10−9 Tầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i f0 đượ c đ ư a t ớ i đ ồ ng th ờ i 2 l ố i vào so pha và l ố i vào so sánh vuông pha và 2 bộ so pha và so sánh vuông pha cùng nh ậ n đ ượ c tín hi ệ u t ừ l ố i vào chân 3 để so sánh v ớ i tín hi ệ u t ầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i f0. Tụ C1, C2 ở chân 1 và chân 2 dùng đ ểọ l c tín hi ệầốấởốủạ u t n s th p l i ra c a m ch so pha và so sánh vuông pha. Điệ n tr ở R1 và R2 trong IC567 kế t h ợ p v ớ i t ụ C1 và C2 để làm tr ở t ả i cho m ạ ch Khi tầ n s ố l ố i vào fi và tầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i f0 khác nhau thì không có dòng qua trở + - tả i R2 khi đó lố i vào In củ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán > In do đó ta có lố i ra ở chân 8 ở m ứ c cao. Khi tầ n s ố l ố i vào fi và tầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i f0 bằ ng nhau thì có dòng qua tr ở t ả i R2 trong IC567 do đó In+ củ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán < In- do đó ta có lố i ra chân 8 ở mứ c th ấ p. Độ r ộ ng băng thông c ủ a m ạ ch là: V B ≈ 1070 i f 0C2 Dạ ng xung ra ở chác chân nh ư sau: 75
76. U5 t U6 t Mạ ch dao đ ộ ng t ạ o xung vuông đ ố i x ứ ng Vcc R2 x 8 3 IC567 1 2 7 6 5 C2 R C Chân 1 ở l ố i vào In+ đượốớ c n i v i chân 5 c ủộ a b dao đ ộộủạ ng n i c a m ch R, C n ố i chân 5 và chân 6 có tầ n s ố dao đ ộ ng là f0. Do chân 5 có tín hiệ u xung vuông và tín hi ệ u xung vuông này đ ượ c đ ư a t ớ i chân 1 củ a l ố i vào In+ và qua mạ ch khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán s ẽ cho ta l ố i ra chân 8, và do đó tín hiệ u l ố i ra ở chân 8 cũng là tín hi ệ u xung vuông có t ầ n s ố b ằ ng t ầ n s ố b ộ dao độ ng n ộ i l ố i vào Tầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a m ạ ch là: 1.1 f = f = 0 RC Mạ ch dao đ ộ ng xung vuông 2 t ầ n s ố f0 và 2f0 Vcc R3 x 8 1 IC567 3 2 7 6 5 C 2 R R 2 C 76
77. Mạ ch R, C n ố i chân 5 và 6 xu ố ng đ ấ t s ẽ t ạ o xung vuông ở chan 5 v ớ i t ầ n s ố dao độ ng là f0 Tín hiệ u xung vuông ở chân 5 đ ượ c đ ư a t ớ i l ố i vào chân 3 nên l ố i vào này cũng có tín hiệ u t ầ n s ố f0 chính bằ ng t ầ n s ố dao đ ộ ng n ộ i c ủ a m ạ ch 1.1 f = 0 RC Chân 1 không nố i v ớ i t ụ l ọ c xoay chi ề u l ấ y l ố i ra c ủ a b ộ so sánh vuông pha do đó chân 1 ta có tín hiệ u xoay chi ề u l ố i ra và tín hi ệ u chân 1 đ ượ c đ ư a t ớ i l ố i vào In+ củ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán do đó l ố i ra c ủ a khu ế ch đ ạ i thu ậ t toán (chân 8) s ẽ có tín hiệ u xung vuông t ầ n s ố 2f0 Tầ n s ố dao đ ộ ng c ủ a chân 8 là: 2.2 f = 2 f = 0 RC 77
78. Phầ n 2: K ỹ thu ậ t s ố 78
79. CHƯƠ NG I HỆỐẾỆỀ TH NG Đ M VÀ KHÁI NI M V MÃ 1.1 HỆỐỐẾ TH NG S Đ M 1.1.1 Hệ đ ế m 1.1.1.1 Khái niệ m Hệếậợ đ m là t p h p các ph ươ ng pháp g ọểễ i và bi u di n các con s ốằ b ng các ký hiệ u có giá tr ị s ố l ượ ng xác đ ị nh g ọ i là ch ữ s ố . 1.1.1.2 Phân loạ i Phân thành 2 loạ i: a. Hệ đ ế m theo v ị trí: Là hệế đ m mà trong đó giá tr ịốượủữố s l ng c a ch s còn ph ụộ thu c vào v ịủ trí c a nó đứ ng trong con s ố / Ví dụ : 2008 (H ệ th ậ p phân), 1111 (H ệ nh ị phân) b. Hệ đ ế m không theo v ị trí Là hệế đ m mà trong đó giá tr ịốượủữố s l ng c a ch s không ph ụộ thu c vào v ị trí củ a nó t ươ ng ứ ng trong con s ố Ví dụ : H ệ đ ế m La mã: I, II, V, 1.1.2 Cơ s ố c ủ a h ệ đ ế m Nếộệế u m t h đ m có c ơở s là N thì m ộ t con s ốấ b t kỳ trong h ệế đ m đó s ẽ có giá trị trong h ệ th ậ p phân thông th ườ ng nh ư sau: = n−1 + n−2 + + 1 + 0 A an−1.N an−2 .N a1 N a0 .N Trong đó ak là các chữ s ố l ậ p thành con s ố (k = 0, 1 n-1) và 0 < ak < N-1 Sau đây là mộ t s ố h ệ đ ế m thông d ụ ng: + Hệếườậ đ m m i (th p phân): có c ơở s là 10, các ch ữố s trong h ệế đ m này là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9. Ví dụ : con s ố 1278 = 1.103 + 2.102 + 7.101 + 8.100 biể u di ễ n m ộ t nghìn hai trăm b ả y mươ i tám đ ơ n v ị theo nghĩa thông th ườ ng + Hệ đ ế m hai (nh ị phân): có c ơ s ở là 2, các ch ữ s ố trong h ệ đ ế m này là 0 và 1 ví d ụ : 1011 trong hệ nh ị phân s ẽ bi ể u di ễ n giá tr ị 79