GIAO TRINH KY THUAT XUNG

LỜ I GIỚ I THIỆU K ỹ thuật xung là môn h ọc cơ sở của nghành Điện – Điện tử và có vị trí khá quan tr ọng trong toàn bộ chươ ng ng trình học của sinh viên và h ọc sinh, nhằm cung cấ p các kiến thức liên quan đến các phươ ng ng pháp c ơ bản để tạo tín hiệu xung và bi ến đổi d ạng tín hiệu xung. Giáo trình K ỹ thuật xung gồm 4 chươ ng, ng, đượ c biên soạn cho hệ cao đẳng nhằm giúp sinh viên có các ki ến thức cơ bản về tín hiệu xung và hi ểu đượ c các nguyên lý c ơ bản của các mạch tạo xung, bi ến đổi dạng xung v ớ i nhiều linh kiện khác nhau. Để giúp sinh viên n ắm v ững lý thuy ết, có các ví dụ, bài tậ p ứng d ụng và bài t ậ p thiết k ế mạch ứng vớ i từng phần. Sau khi hoàn t ất môn học sinh viên có th ể tự thiết k ế một mạch tạo xung vớ i các thông số yêu cầu cho nh ững mạch ứng dụng cụ thể. Dù có nhiều cố gắng, giáo trình c ũng không th ể tránh khỏi thiếu sót, r ất mong s ự đóng góp ý ki ến từ các đồng nghi ệ p và các sinh viên. Tp, Hồ Chí Minh n ăm 2006

Đào Thị Thu Thủy

MÔN HỌC: K Ỹ THUẬT XUNG 1. Mã môn học: 2. Số đơ n vị học trình: 2 Khối chuyên ngành. 3. Trình độ thuộc khối kiến thứ c: c: Khố 4. Phân bố thờ i gian: Lý thuyế thuyết 80% - bài tậ tậ p 20% 5. Điều kiện tiên quyết: Không 6. Mô tả vắn tắt nội dung môn học: Môn họ học bao gồ gồm các phươ phươ ng ng pháp tạo xung và biế biến đổi đổi dạng xung: mạ mạch RLC, mạch xén, mạ mạch k ẹ p, mạ mạch so sánh, dao động động đa hài. 7. Nhiệm v ụ của sinh viên: Tham dự dự học và thả thảo luậ lu ận đầy đầy đủ. đủ. Thi và kiể kiểm tra giữ giữa họ h ọc k ỳ theo qui chế chế 04/1999/QĐ 04/1999/QĐ-BGD&Đ -BGD&ĐT. 8. Tài liệu học tập: 9. Tài liệu tham khảo: [1]. Jacob Millman, PULSE DIGITAL AND SWITCHING WAREFORMS , [2]. Nguyễ Nguyễn Việ Việt Hùng, K Ỹ THUẬ THUẬT XUNG VÀ SỐ SỐ [3]. Nguyễ Nguyễn Tấ Tấn Phướ Phướ c, c, K Ỹ THUẬ THUẬT XUNG 10. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Nắ Nắm đượ c cơ cơ bbản nộ nội dung môn họ học. - Có tính chủ chủ động học tậ tậ p. động và thái độ nghiêm túc trong họ - Kiể Kiểm tra giữ giữa môn họ học để đượ c dự dự thi. - Thi vớ i hình thứ thức tr ắc nghiệ nghiệm, viế viết và bài tậ tậ p 11. Thang điểm thi: 10/10 12. Mục tiêu của môn học: Sau khi hoàn tấ tất môn họ học sinh viên cầ cần nắ n ắm vữ v ững các phươ phươ ng ng pháp tạ tạo xung và biế biến đổi đổi dạ dạng xung. 13. Nội dung chi tiết của chươ ng ng trình: Nội dung Số tiết Lý Bài Kiểm thuyết tập tra Chươ Chươ ng ng 1: Tín hiệ hiệu xung và mạ mạch 6 4 2 RLC Chươ Chươ ng ng 2: Mạ Mạch biế biến đổi đổi dạ dạng xung 6 4 2 1 Chươ Chươ ng ng 3: Mạ Mạch dao động động đa hài 12 10 2 dùng BJT Chươ Chươ ng ng 4:Các mạ mạch tạ tạo xung khác 4 4 Ôn tậ tậ p 2 2 Chươ ng ng 1: TÍN HIỆU XUNG VÀ MẠCH R L C

§1.1. Khái niệ niệm và các dạ dạng xung §1.2. Các thông số số của tín hiệ hiệu xung §1.3. Mạ Mạch lọ lọc 1.3.1. Mạch lọ lọc RC 1.3.2. Mạch lọ lọc RL 1.3.3. Mạch lọ lọc LC §1.4. Mạ Mạch tích phân §1.5. Mạ Mạch vi phân

Bài tậ tậ p Chươ ng ng 2:

MẠCH GIAO HOÁN DIODE, OP-AMP, BJT §2.1. Mạ Mạch xén 2.3.1. Mạ Mạch xén dươ dươ ng ng 2.3.1. Mạ Mạch xén âm 2.3.2. Mạ Mạch xén 2 mứ mức §2.2. Mạ Mạch ghim 2.4.1. Mạch ghim đỉnh đỉnh trên 2.4.2. Mạch ghim đỉnh dướ i đỉnh dướ §2.3. Mạ Mạch so sánh dùng Op-amp Bài tậ tậ p Chươ ng ng 3:

MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI §3.1. Khái niệ niệm chung §3.2. Hai tr ạng thái củ của Transistor §3.3. Mạ Mạch lưỡ lưỡ ng ng ổn §3.4. Mạ Mạch đơ n ổn Bài tậ tậ p §3.5. Mạ Mạch phi ổn Bài tậ tậ p Chươ ng ng 4 :

CÁC MẠCH TẠO XUNG KHÁC §4.1. Mạ Mạch dao đông đa hài dùng Op_amp §4.2. Mạ Mạch dao động thờ i IC555 động đa hài dùng vi mạch định định thờ §4.3. Mạ Mạch Schmitt Trigger

MỤC LỤC Chươ ng ng 1:Tín hiệu xung và mạch giao hoán RLC.

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

Khái niệm. Các thông số cơ bản của tín hiệu xung. Các dạng hàm c ơ bản. Mạch RC. Mạch RL.

1 2 3 4 16

Chươ ng ng 2: Mạch biến đổi dạng xung

2.1. 2.2 2.3.

Mạch xén. Mạch ghim (Mạch k ẹ Mạch so sánh.

20 p). 28

Chươ ng ng 3: Mạch dao động đa hài dùng BJT

1.1 1.2 3.3. 3.4. 3.5.

Khái niệm chung. Tr ạng thái ngắt dẫn của Transistor. Transistor . Mạch dao động đa hài lưỡ ng ng ổn dùng BJT. Mạch dao động đa hài đơ n ổn. Mạch dao động đa hài phi ổn.

31 31 33 37 43

Chươ ng ng 4:Các mạch dao động khác

4.1. 4.2.

Mạch dao động đa hài dùng Op_amp. Mạch dao động đa hài dùng vi mạch định thì IC555.

52 55

Giáo Trình K ỹ Thuật Xung

Biên So ạn: Đào Th ị Thu Thủ y

CHƯƠ NG NG 1 TÍN HIỆU XUNG VÀ M ẠCH GIAO HOÁN RLC. 1.1.

KHÁI NIỆM

• Các tín hiệu điện có biên độ thay đổi theo thờ i gian đượ c chia làm hai loại ờ i r ạc. cơ bản là tín hiệu liên tục và tín hi ệu r ờ ng tự) là tín  Tín hi ệu liên tục (còn đượ c gọi là tín hiệu tuyến tính hay t ươ ng hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thờ i gian. ời r ạc (còn đượ c gọi là tín hiệu xung hay s ố) là tín hiệu có  Tín hi ệu r ờ biên độ biến thiên không liên t ục theo thờ i gian. • Tín hiệu xung: là tín hi ệu r ờ ờ i r ạc theo thờ i gian. • Đặc điểm chung: là thờ i gian tồn tại xung r ất ngắn hay sự biến thiên biên độ từ thấ p lên cao hay t ừ cao xuống thấ p xảy ra r ất nhanh. • Bản chất vật lý: dòng điện, điện áp, ánh sáng…. • Hình dạng: vuông, tam giác, r ăng cưa, nh?n, hình thang…

t

t

T

T

a. Xung vuông đơ n cự c

d . Xung tam giác

t

t T

T

ưỡ ng b. Xung vuông l ưỡ ng cự c

ưỡ ng e. Xung nhọn l ưỡ ng cự c

t

t

T

T

c. Xung r ă n ăng g cư a

f . Xung nấ c thang

Hình 1.1 Các d ạng tín hiệu xung


1.2.


CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TÍN HIỆU XUNG

1.2.1. Xung đơ n • Khái niệm: xung đơ n là chỉ có một xung riêng bi ệt. v(t) Vm 0.9Vm

V

0.2 Vm

t

tr

tp

tf

Trong đó: Vm ∆V tr tP tf ton

: Biên độxung. : Độ sụt áp đỉnh xung. ướ c. : Độ r ộng sườ n tr ướ c. : Độ r ộng đỉnh xung. : Độ r ộng sườ n sau. : Độ r ộng xung th ực tế.

ton    

Hình 1.2 Xung vuông đơ n Độ r ộng sườ n tr ướ ướ c, c, độ r ộng sườ n sau là th ờ i gian biên độ xung t ăng hay giảm trong khoảng 0,1Vm đến 0,9Vm. Độ r ộng đỉnh xung là th ờ i gian xung có biên độ nằm trong kho ảng từ 0,9 Vm đến Vm ứng vớ i đoạn đỉnh. Độ r ộng xung th ực tế là: ton = tr + tp +tf Độ sụt áp đỉnh xung ∆V là độ giảm biên độ ở phần đỉnh xung.

1.2.2. Dãy xung • Khái niệm: dãy xung là tín hi ệu gồm nhiều xung đơ n. n. Dãy xung có th ể tuần hoàn ho ặc không tu ần hoàn. v(t) Vm t

ton toff

Trong đó: Vm : Biên độxung. ton : Độ r ộng xung. toff : Thờ i gian không có xung. T : Chu k ỳ

T Hình 1.3 Dãy xung vuông tuần hoàn  

Độ r ộng của xung là thờ i gian ứng vớ i điện áp cao g ọi là ton (hay tx). Thờ i gian không có xung ứng v ớ i điện áp thấ p gọi là toff (hay thờ i gian nghỉ

tng).  Chu k ỳ xung là:  Xung vuông đối xứng:

T = ton + toff (s) ton = toff





Tần số là số xung xu ất hiện trong một thức:

1

f = 

đơ n vị thờ i gian, đượ c tính theo công

(Hz)

T

Độ r ỗng của xung là t ỉ số giữa chu k ỳ T và độ r ộng xung ton: Q=

 Nghịch

T t on

đảo của độ r ộng Q đượ c gọi là hệ số đầy xung:

η=

t on T

Để phân tích tín hi ệu xung cần đưa về các dạng hàm cơ bản: hàm đột biến, hàm tuyến tính, hàm mũ giảm, hàm mũ tăng. 1.3.

CÁC DẠNG HÀM CƠ BẢN

1.3.1. Hàm đột biến: v(t) = a.1(t - t0). • Đột biến xảy ra tại thờ i điểm t = t0 vớ i biên độ là a. • 1(t – t0) : Hàm đột biến đơ n vị. • Khi t < t0 : v = 0 Khi t ≥ t0 : v = a v

v(t)

a t t0 Hình 1.4 Hàm đột biế n

1.3.2. Hàm tuyến tính: v(t) = k(t - t0). • k : Độ dốc của hàm. v

v(t)

t t0 Hình 1.5 Hàm tuyế n tính.



1.3.3. Hàm mũ giảm: v(t ) = a.e − ( t − t 0 ) / τ v a v( t ) = a.e

−(t − t 0 ) / τ t

to Hình 1.6 Hàm mũ giảm

1.3.4. Hàm mũ tăng: v( t ) = a. (1− e − ( t − t 0 ) / τ ) v a v( t ) = a. (1 − e

−(t − t 0 ) / τ ) t

t0 n ăng. g. Hình 1.6 Hàm mũ t ă  Để phân tích 1 tín hiệu xung, ph ải đưa về dạng tổng các hàm cơ bản. Ví d ụ: v v

v(t)

v1(t)

a

a

t

t0

t t0

v2(t) -a

Suy ra: v(t) = v1(t) + v2(t) = a.1(t) – a.1(t – t 0)

1.4.

MẠCH RC

1.4.1. Phản ứ ng ng vớ i hàm đột biến điện áp: vi = a.1(t) vi

a t 0

• t<0: 0 vR = 0 , vC = 0

vi = 0 , i =



• t=0: vi = a Mặt khác: vi = vC + vR Mà vC = 0 ( Điện áp trên t ụ không đột biến). Do đó: vR = a ⇒ i =

v R R

=

a R vi

• t > 0 : Tụ C nạ p bằng dòng điện i =

− vC

R vC tăng dần, ⇒ i giảm dần, vR gi ảm dần. t = ∞ : Mạch xác lậ p. Tụ C nạ p đầy vớ i vC = vi = a , vR = 0 , i = 0

•

v R = a.e − t / τ

vC

= a. (1− e − t / τ )

τ = RC : Đượ c gọi là thờ i hằng. v a

vC(t)

vR(t t

τ

đặc

tr ưng cho tốc độ diễn ra quá trình quá độ. τ càng lớ n, n, quá trình quá độ càng kéo dài, m ạch lâu xác l ậ p.

1.4.2. Phản ứ ng ng vớ i xung vuông: a

a

vi

v1 tp

t 0

tp

t

0 -a

v2

 Phân tích vi thành tổng các hàm cơ bản, ta có:

vi = v1 + v2 Vớ i : v1 = a.1(t) v2 = - a.1(t - tp) v R = a.e − t / τ vC

− a.e

− ( t − t p ) / τ

= a. (1− e − t / τ ) − a. (1 − e

 Quá trình vật lý trong mạch:  t < 0 : vi = 0 , i = 0 , vC = 0 , vR = 0

− ( t − t p ) / τ

)





0 ≤ t < tp : vi = a ; tụ C nạ p điện bằng dòng i =

vi

− vC R

.

vC tăng dần, ⇒ i giảm dần, vR gi ảm. 

tp ≤ t : vi = 0, tụ C phóng điện qua R, vớ i dòng i = −

Điệ p áp vR giảm dần đến 0. vR(t a

t a

vc(t) a

t tp

vC R

.



1.4.3. Phản ứ ng ng vớ i hàm tuyến tính: vi k τ

vi = kt

t

τ vi = kt Bằng cách lý lu ận tươ ng ng tự, ta có: v R = k τ. (1− e − t / τ ) vC

= v i − v R = kt − k τ. (1− e − t / τ )

vi v v k τ vC t

τ  Mạch RC lấy tín hiệu ra trên t ải C thì

đượ c g ọi là mạch thông thấ p(hạ thông ). Nếu m ạch h ạ thông có th ờ i h ằng r ất l ớ n thì đượ c g ọi là mạch tích phân (Mạch lọc thông th ấ p). ng thông  Mạch RC l ấy tín hiệu ra trên tải R thì đượ c gọi là mạch thông cao(th ượ ng ). Nếu mạch thượ ng ng thông có thờ i hằng r ất nhỏ thì đượ c gọi là mạch vi phân (Mạch lọc thông cao). 1.4.4. Mạch thông thấp RC i

R + v

Vi

v C

C

Vo

Vo Vi Vi 2

BW

0

p RC Hình 1.8a M ạch thông thấ

fc

Hình 1.8b Đáp ứ ng ng t ần số

f



• Tín hiệu ra lấy trên C. • Mạch thông thấ p cho các tín hi ệu có tần số nhỏ hơ n tần số cắt qua hoàn toàn, tín hiệu có tần số cao bị suy giảm biên độ. Tín hi ệu ra tr ễ pha so v ớ i tín hi ệu vào.

• Tần số cắt

f C =

1 2π RC

Tại tần cắt điện áp ra có biên

độ

V 0

=

Vi 2

a. Mạch tích phân RC : ĐN: Mạch tích phân là mạch mà điện áp ra V0(t) tỉ lệ vớ i tích phân theo thờ i gian của điện áp vào Vi(t)ø :

∫

V0 (t ) = K Vi(t )dt

Trong đó K là hệ số tỉ lệ.

Mạch tích phân RC chính là mạch lọc thông thấ p RC khi tín hiệu vào có t ần số fi r ất lớ n so v ớ i tần số cắt fc của mạch.

• Thi ế ết l ậ p công thứ c: c:

Từ hình 1.8a ta có: Vi (t)= VR(t) + VC (t) Từ điều kiện tần số fi r ất lớ n so vớ i tần số cắt fc ta có: fi >> f C =

⇒ R >>

1 2πRC 1

=

XC

(1)

2πf i C

⇒ VR(t) >> Vc(t) (2) (vì dòng i(t) qua R và C bằng nhau) Từ (1) và (2) ta có:Vi (t) ≈ VR(t) = R. i(t) Vi(t ) ⇒ i( t ) = (3) R

Điện áp ra V0 (t):

V0 (t) = VC (t ) =

⇒ ⇒

1

∫ i(t)dt

C 1 Vi(t ) dt V0(t) = C R 1 Vi(t )dt V0(t) = RC

∫

∫

Như vậy, điện áp ra V0(t) tỉ lệ vớ i tích phân theo th ờ i gian của điện áp vào Vi(t) v ớ i hệ số tỉ lệ K là K =

1 RC

khi tần số fi r ất lớ n so v ớ i fC .

• Đi ề ều ki ệ ện mạch tích phân: fi >> fC

⇔

fi >>

1 2πRC



RC >> Trong đó:

1

⇔

2πf i

τ >>

1 2πf i

=

Ti

2π

τ = R.C là hằng số thờ i gian. Ti là chu k ỳ của tín hiệu vào.

ườ ng VD: Tr ườ ng hợ p điện áp vàoVi(t) là tín hi ệu hình sin qua m ạch tích phân: Vi(t) = Vm.sinω(t) Đ iện áp ra: V0(t)=

1

V RC ∫

V0(t) =

m

Sinωtdt

=−

Vm

ωRC

cos ωt

V m

sin(ω t − 90 0 ) RC ω

Như vậy, n ếu thỏa mãn điều ki ện của mạch tích phân nh ư trên thì điện áp ra b ị tr ễ 0

pha 90 và biên độ bị giảm xuống vớ i hệ số tỉ lệ là

1

ωRC

.

b. Điện áp vào là tín hi ệu xung vuông : Khi điện áp vào là tín hi ệu xung vuông có chu k ỳ Ti thì có thể xét tỉ lệ hằng s ố thờ i gian τ =RC so vớ i Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hi ện tượ ng ng nạ p xả của tụ. Giả sử điện áp ngõ vào là tín hi ệu xung vuông đối xứng có chu k ỳ Ti (hình 1.9a). • Nếu mạch tích phân có hằng số thờ i gian τ=RC r ất nh ỏ so v ớ i Ti thì tụ nạ p và xả r ất nhanh nên điện áp ngõ ra V 0(t) có dạng giống như dạng điện áp vào Vi(t) (hình 1.9b).

• Nếu mạch tích phân có h ằng số thờ i gian τ=

Ti 5

thì tụ nạ p và xả điện áp theo

dạng hàm số mũ, biên độ đỉnh của điện áp ra nh ỏ hơ n Vp ( hình 1.9c) • Nếu mạch tích phân có h ằng số thờ i gian τ r ất lớ n so vớ i Ti thì tụ C nạ p r ất chậm nên điẹân áp ra có biên độ r ất thấ p (hình 1.9d) nhưng đườ ng ng tăng giảm điện áp gần như đườ ng ng thẳng. Như vậy, m ạch tích phân chọn tr ịsố RC thích hợ p thì có thể sửa dạng xung vuông ở ngõ vào thành d ạng sóng tam giác ở ngõ ra. N ếu xung vuông đối xứng thì xung tam giác ra là tam giác cân.


Vi(t) V


Ti

t

a) Dạng sóng ngõ vào.

Vo(t) V t b) Dạng sóng ngõ ra khi

τ <
Vo(t) V t c) Dạng sóng ngõ ra khi

Ti

τ=

5

Vo(t) V

t d) Dạng sóng ngõ ra khi

τ >>Ti

Hình 1.9 : Dạng sóng vào và ra

Vi(t)

VM ườ ng Tr ườ ng hợ p ngõ vào là một chuỗi xung vuông không đối xứng vớ i ton> toff qua mạch tích phân. Trong thờ i gian ton ở ngõ vào có điện áp cao to nên tụ C nạ p điện. V Trong thờ i gian toff ngõ vào có điện áp 0 Vo(t) nên tụ xả điện nh ưng do thờ i gian toff nhỏø VM hơ n ton nên t ụ chưa xả điện hết thì lại nạ p điện tiế p làm cho điện áp của tụ tăng dần (hình 1.10). Như vậy, tín hiệu ra có d ạng xung n ấc thang

to

Hình 1.10 : Chuỗ i xung vuông vào

t

t



1.4.5. Mạch thông cao RC i

C

Vo

+ vC Vi

v R

R

Vi Vi

Vo

BW

2

0

fc

f

Hình 1.11b Đáp ứ ng ng t ần số Hình 1.11a M ạch thông cao RC • Tín hiệu ra lấy trên R. • Mạch thông cao cho các tín hiệu có tần số cao hơ n tần số cắt qua hoàn toàn, tín hiệu có tần số thấ p bị suy giảm biên độ. Tín hiệu ra sớ m pha so vớ i tín hiệu vào.

• Tần số cắt

f C =

1 2π RC

Tại tần cắt điện áp ra có biên

độ

V 0

=

Vi 2

a. Mạch vi phân RC : ĐN: Mạch vi phân là mạch có điện áp ngõ raV 0(t) tỉ lệ vớ i đạo hàm theo th ờ i gian của điện vào Vi(t). Ta có:

V0(t) = K

d dt

Vi(t )

Trong đó K là hệ số tỉ lệ. Mạch vi phân RC chính là mạch lọc thông cao RC khi tín hiệu vào có t ần số fi r ất thấ p so v ớ i tần số cắt fc của mạch. Trong k ỹ thuật xung, mạch vi phân có tác d ụng thu h ẹ p độ r ộng xung t ạo ra các xung nhọn để kích các linh kiện điều khiển hay linh ki ện công su ất khác như SCR, Triac…

• Thi ế c: ết l ậ p công thứ c:

Từ hình 1.11a ta có: Vi (t)= VR(t) + VC (t) Từ điều kiện tần số fi r ất thấ p so v ớ i tần số cắt fc ta có: fi << f C =

⇒ R <<

XC

(1)

1 2πRC 1

=

2πf i C

⇒ VR(t) << Vc(t) (2) (vì dòng i(t) qua R và C bằng nhau) Từ (1) và (2) ta có:Vi (t) ≈ VC(t) Đối vớ i tụ C, điện áp trên t ụ còn đượ c tính theo công thức: VC (t ) =

q( t ) C

ï

Trong đó q(t) làđiện tích nạ p vào tụ. Từ đó ta có :


dVi (t )

Hay là:i(t) = C

=

dt dVi (t )


dVC (t ) dt

1 dq(t )

=

C dt

=

1 C

i(t )

(3)

dt

Điện áp ra V0 (t):

V0(t) = VR(t) = R.i(t)

⇒

V0(t) = R C

dVi (t ) dt

Như vậy, điện áp ra V0(t) tỉ lệ vớ i vi phân ( đạo hàm) theo th ờ i gian của điện áp vào vớ i hệ số tỉ lệ K là K = RC khi t ần số fi r ất thấ p so v ớ i fC.

• Đi ề ều ki ệ ện mạch vi phân: fi << fC RC << Trong đó:

1 2πf i

⇔

fi <<

⇔

τ <<

1 2πRC Ti 1 2πf i

=

2π

τ = R.C là hằng số thờ i gian. Ti là chu k ỳ của tín hiệu vào.

ng hợ p điện áp vàoVi(t) là tín hi ệu hình sin qua m ạch vi phân: ườ ng VD: Tr ườ Vi(t) = Vm.sinω(t)

Điện áp ra là: V0(t) = R.C

d dt

( Vm.sinωt )

= ωR.C.Vmcos ωt = ωR.C.Vm.sin( ωt + 900) Như vậy, nếu thỏa mãn điều kiện của mạch vi phân nh ư trên thì điện áp ra bị sớ m pha 900 và biên độ nhân vớ i hệ số tỉ lệ làωRC.

b. Điện áp vào là tín hi ệu xung vuông: Khi điện áp vào là tín hi ệu xung vuông có chu k ỳ Ti thì có thể xét tỉ lệ hằng s ố thờ i gian τ =RC so vớ i Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hi ện tượ ng ng nạ p xảcủa tụ. Giả sử điện áp ngõ vào là tín hi ệu xung vuông đối xứng có chu k ỳ Ti(hình1.12a). Nếu m ạch vi phân có h ằng s ố thờ i gian τ =

Ti

5

thì tụ nạ p và xả điện t ạo dòng

ở R tạo ra điện áp giảm theo hàm số mũ. Khi điện áp ngõ vào i(t) qua điện tr ở V ở R. Ở bằng 0 thì đầu dươ ng ng của tụ nối mass và tụ sẽ xả điện áp âm trên điện tr ở ngõ ra sẽ có hai xung ng ượ c nhau có biên độ giảm dần (1.12b) Nếu mạch vi phân có h ằng số thờ i gian τ r ất nhỏ so vớ i Ti thì tụ sẽ nạ p xả điện r ất nhanh nên cho ra hai xung ng ượ c dấu nhưng có độ r ộng xung r ất h ẹ p đượ c gọi là xung nh ọn. Như vậy, n ếu th ỏa điều ki ện c ủa mạch vi phân thì m ạch RC sẽ đổi tín hiệu t ừ xung vuông đơ n cực ra 2 xung nh ọn lưỡ ng ng cực.



Vi(t) Vm

t Ti

a) Dạng sóng ngõ vào.

Vo(t) Vm

t Vm

Vo(t)

b) Dạng sóng ngõ ra khi

τ=

Ti

5

.

Vm

t -Vm c) Dạng sóng ngõ ra khi

τ << Ti.

Hình 1.12: D ạng sóng vào và ra c ủa mạch vi phân nh ận xung vuông.

Ví dụ 1: Cho mạch như hình vẽ: C

R1

vi

R

vi = 5.1(t) R = 1K Ω C = 470 pF

+ -E

ườ ng Hãy xác định và vẽ đồ thị vC(t), vR(t) cho các tr ườ ng hợ p sau: a. E = 0, R1 = ∞ b. E = 1V, R1 = ∞ c. E = 1V, R1 = 2K Ω Bài giải



a. E = 0, R1 = ∞ Mạch tươ ng ng đươ ng: ng: C

vi

R

vi = 5.1(t) vR = 5. e − t / τ vC = 5. (1 − e − t / τ ) Vớ i τ = RC = 470.10 -12.1.103 = 470.10-9 = 0,47 (µs) v

vi (t)

v C (t)

5

v R ( t )

= 1V, R1 = ∞

b. E Mạch tươ ng ng đươ ng: ng: C

R

vi

+ -E

 Xét tác dụng của nguồn E:

iE = 0 E v R = i E .R = 0 E v R = i.R = 0

 Xét tác dụng của nguồn vi: E v R = i.R = 0

= 5.(1 − e − t / τ ) τ = RC = 0.47 µs Cộng tác dụng của 2 ngu ồn, suy ra: v R = 5.e − t / τ v C = 5.(1 − e − t / τ ) − 1 v iC



t



v

v i (t)

v C (t)

5 4

v R ( t )

c. E = 1V, R1 Mạch

t = 2K Ω tươ ng ng đươ ng: ng:

-1 C

R1

R

vi

+ -E  Xét tác dụng của

nguồn E: C

R1

R

+ -E

i

Ta có: i = − E = i.R = v R

v EC

E R + R 1

−E

R

1

R + R 1

= − ( V)

2

= − v R E 1 = i.R 1 = − (V)

3  Xét tác dụng của nguồn vi : R tñ

2

= (R1 // R) = (KΩ) v

i R



= v Rtñ

3 = 5.e − t / τ

= 5.(1 − e − t / τ ) τ = Rtđ.C = 0,313 µs Cộng tác dụng của 2 nguồn: i

vC

3


v R = 5.e − t / τ

vC


−

1 3

= 5.(1 − e − t / τ ) − v

2 3 v i (t ) = 5

v C (t )

5-1/3 5-2/3

v R ( t )

t

-1/3 -2/3

1.5.

Mạch RL: L

vi

R

1.5.1. Phản ứ ng ng vớ i hàm đột biến điện áp: vi = a.1(t) • t < 0 : vi = 0 •

• •

Suy ra: vR = 0, vL = 0 t = 0 : vi = a Suy ra: i = 0 ( dòng qua cu ộn dây không đột biến ). vR = 0 vL = vi – vR = a t > 0 : Dòng qua cu ộn dây tăng dần, vR tăng, vL gi ảm. t = ∞ : Mạch xác lậ p. vL = 0 vR = a

= a. (1− e − t / τ ) t / v L = a.e − τ vR

Vớ i τ = L/R đượ c gọi là thờ i hằng. v a

vR(t)

vL(t t



1.5.2. Phản ứ ng ng vớ i hàm tuyến tính: vi = kt Tươ ng ng tự ta có đượ c: c: − t / τ v L = kτ. (1 − e ) v R = kt − kτ. (1 − e − t / τ ) Vớ i τ = L/R. v vi v k τ vR t

τ  Mạch RL lấy tín

hiệu ra trên tải R thì đượ c gọi là mạch hạ thông (thông th ấ p). ng thông (thông  Mạch RL l ấy tín hiệu ra trên t ải L thì đượ c gọi là mạch thượ ng cao). 

Nhận xét: • Phản ứng của mạch RL thông cao giống phản ứng của mạch RC thông cao. • Phản ứng của mạch RL thông thấ p gi ống phản ứng của mạch RC thông thấ p.



BÀI TẬP CHƯƠ NG NG I Bài 1: Cho mạch như hình vẽ: C

R1

vi

R

+ -E

R = 1K Ω C = 470 pF ườ ng Hãy xác định và v ẽ đồ thị vi (t), vC(t), vR(t) cho các tr ườ ng hợ p sau: a. vi(t) = 5.1(t) – 5.1(t – t 0) ; t0 = 10 µs ; R1 = ∞ ; b. vi(t) = 5.1(t) – 5.1(t – t 0) ; t0 = 10 µs ; R1 = 5,6K Ω ; c. vi(t) = 5.1(t) – 7.1(t – t 0) ; t0 = 10 µs ; R1 = 5,6K Ω ;

E=0 E = 2V E = 2V

Bài 2: Cho vi như hình vẽ: vi a t

-a T

T

a. Phân tích vi(t) thành dạng tổng các hàm cơ bản. b. Khi đặt vi ở ngõ vào c ủa mạch RC thượ ng ng thông, hãy xác RC khi T = . 10

định và vẽ vOUT

Bài 3: Xác định và vẽ vR , vC c ủa mạch RC khi vi là chu ỗi xung vuông có t ần số là ườ ng T = 2t0 trong các tr ườ ng hợ p: a. τ >> t0. b. τ << t0. vi a t to



Bài 4: a. Tín hiệu vi như hình vẽ đượ c đưa vào mạch h ạ thông RC. Hãy xác định và vẽ dạng tín hi ệu ngõ ra. b. Cho T1 = T 2 = RC, Hãy xác định giá tr ị lớ n nh ất và giá tr ị nhỏ nhất c ủa tín hiệu ngõ ra; V ẽ dạng tín hiệu này.

V T1

T2

Bài 5: Cho mạch như hình vẽ: R1 1 K 2

+ -E

R2

L

Khi t < 0 : K ở vị trí số 2. t = 0 : K sang v ị trí số 1. t = 30 µs : K tr ở ở lại vị trí số 2. Hãy xác định và v ẽ iL , vL trong các tr ườ ng hợ p sau: ườ ng a. E = 10 V R1 = 1K R2 = 1K L = 1mH b. E = 10 V R1 = 10K R2 = 10K L = 10mH



CHƯƠ NG NG 2 MẠCH BIẾN ĐỔI DẠNG XUNG 2.1. MẠCH XÉN Chức năng: Giớ i hạn biên độ tín hiệu. Phân loại theo chức năng có 3 lo ại: - Mạch xén trên (xén d ươ ng). ng). - Mạch xén dướ i (xén âm). - Mạch xén hai mức(xén dươ ng ng và xén âm) Phân loại theo cấu trúc có 2 lo ại: - Mạch xén nối tiế p: ph ần tử xén mắc nối tiế p vớ i tải - Mạch xén song song: ph ần tử xén mắc song song v ớ i tải 2.1.1. Mạch xén dùng Diode Đn: là một dạng mạch sửa dạng sóng r ất phổ biến trong thực tế. Giả sử các diode lý tưở ng: ng: V γ = 0 : điện áp bắt đầu dẫn Is = 0 : dòng r ỉ khi phân c ực nghịch rf = 0 : điện tr ở ở thuận rs = ∞ : điện tr ở ở nghịch a. Mạch xén trên : Xén phần tín hiệu lớ n hơ n giá tr ị VN. R

D

+

D

Vi

+

+

Vo

Vi

R

+

Vo

Vn

Vn

-

-

-

Hình 2.1a. M ạch xén song

Vi > VN : D dẫn ⇒ V0 = VN Vi ≤ VN : D tắt ⇒ V0 = Vi

-

Hình 2.1b. M ạch xén nố i ti ế ế p

Vi

≥ VN : D t ắt

⇒ V0 = VN Vi < VN : D dẫn ⇒ V0 = Vi

Đặc

tuyến hàm truyền đạt: Biểu diễn sự phụ thuộc giữa tín hiệu ngõ vào và tín hiệu ngõ ra.

vo VN VN

vi


Dạng


tín hiệu ra khi tín hi ệu vào là tín hi ệu sin:

v vi

VN

t vo

b. Mạch xén dướ i : Xén phần tín hiệu nhỏ hơ n giá tr ị VN. R

D

+

D

Vi

+

+

Vo

Vi

R

+

Vo

Vn

Vn

-

-

-

ướ i song song Hình 2.2a. Xén d ướ

ướ i nố i ti ế ế p Hình 2.2 b.Xén d ướ

≥ VN : D tắt

•

Vi

•

⇒ V0 = Vi Vi < VN : D dẫn ⇒ V0 = VN

-

Vi > VN : D d ẫn ⇒ V0 = Vi • Vi ≤VN : D tắt ⇒ V0 = VN •

Đặc

tuyến hàm truyền đạt: Biểu diễn sự phụ thuộc giữa tín hiệu ngõ vào và tín hiệu ngõ ra.

vo VN VN

vi


Dạng


tín hiệu ra khi tín hi ệu vào là tín hi ệu sin:

v vo

VN

t vi

c. Mạch xén 2 mứ c: c: K ết hợ p mạch xén trên và xén d ướ i. i.  Xén 2 mức nối tiế p.  Xén 2 mức song song.  Xén 2 mức nối tiế p và song song. R

D1

vi VN1

D2

vo

VN2

VN1 VN2

Hình 2.3. M ạch song song • • •

Vi < VN1 < VN2 : D1 dẫn, D2 tắt VN1 < Vi < VN2 : D1 tắt, D2 tắt Vi >VN2 >VN1 : D1 tắt, D2 dẫn

Đặc

tuyến hàm truyền đạt:

vo VN2 VN1 VN1

VN2

vi

⇒ V0 = VN1 ⇒ V0 = Vi ⇒ V0 = VN2





Dạng tín hiệu ngõ ra khi tín hi ệu ngõ vào có d ạng hình sin:

v VN2

Vo t

VN1 Vi Ví dụ: Cho mạch xén như hình vẽ. D1

A

D2

R1

vi V1

R2

vo

V2 R 1 = 100K Ω R 2 = 200K Ω

V1 = 25V V2 = 100V

ng. Các diode D1 và D2 là diode lý tưở ng. Điện áp ngõ vào vi bi ến thiên từ 0V đến 150V. Hãy xác định và vẽ hàm truyền đạt. Giải: • vi = 0 : D1 off , D2 on Suy ra: vo = VA V − V1 i= 2 R 2 + R 1 VA = V1 + VR 1 = V1 + i.R 1 V2 − V1 = V1 + .R 1 R 2 + R 1 = 25 +

100 − 25

100 + 200 = 50 (V).

.100

•

V2 > vi > VA : D1 on , D2 on vo = VA = vi

•

vi ≥ V2 : D1 on Suy ra VA = vi , do đó D2 off



Dòng iR 2 = 0 ⇒ vo = V 2 =100 (V). •

Đặc tuyến hàm truyền đạt: vo 100 50

D1 off D2 on

50 100 D1 on D1 on D2 on D2 off

vi

2.1.2. Mạch xén 2 mứ c dùng diode zenner: Để giớ i hạn biên độ xung ngườ i ta còn dùng diode zener thay cho diode D và ngu ồn chuẩn VR. Điện áp VZ do hiệu ứng zener sẽ là điện áp gi ớ i hạn biên độ xung. Giả sử các diode zenner lý tưở ng: ng: V γ = 0 : điện áp bắt đầu dẫn Is = 0 : dòng r ỉ khi phân c ực nghịch rf = 0 : điện tr ở ở thuận Vz : điện áp ổn định củ Z khi phân c ực nghịch a. Giớ i hạn xung dươ ng ng R

VZ

Vi

+ -

Z

Vo

Hình 2.4. M ạch gi ớ ng ới hạn xung d ươ ươ ng

• •

Vi < 0 : Z phân cực thuận, Z d ẫn giống Diode ⇒ V0 = 0 Vi ≥ 0 : Z phân cực nghịch + Vi < VZ : Z tắt ⇒ V0 = Vi + Vi > VZ : Z dẫn ổn áp ⇒ V0 = VZ

b. Giớ i hạn xung âm

R

Vi

VZ +

Z

Vo

Hình 2.5. M ạch gi ớ ới hạn xung âm


•

Vi < 0

•

Vi > 0


: Z phân cực nghịch + Vi > - VZ : Z tắt ⇒ V0 = Vi ⇒ V0 = - VZ + Vi <- VZ : Z dẫn ổn áp : Z phân cực thuận, Z dẫn giống Diode ⇒ V0 = 0

c. Giớ i hạn xung âm dươ ng ng R

Vi

VZ1 – + VZ2 + -

Z1 Vo

Z2

Hình 2.5. M ạch gi ớ ng ới hạn xung âm d ươ ươ ng



•

Vi <-VZ1 < 0

•

-VZ1 < Vi < 0

•

VZ2 > Vi >0

•

Vi >VZ2 >0

: Z1 phân cực nghịch, Z1 dẫn ổn áp Z2 phân cực thuận, Z2 dẫn bình thườ ng ng ⇒ V0 = - VZ1 : Z1 phân cực nghịch, Z1 tắt ⇒ V0 = Vi : Z1 phân cực thuận, Z1 dẫn bình thườ ng ng Z2 phân cực nghịch, Z2 tắt ⇒ V0 = Vi : Z1 phân cực thuận, Z1 dẫn bình th ườ ng ng Z2 phân cực nghịch, Z2 dẫn ổn áp ⇒ V0 = VZ2

Đặc tuyến hàm truyền đạt:

vo VZ2 vi

-VZ1 VZ2 -VZ1



2.2 MẠCH GHIM (M ẠCH K ẸP) Đ N: Mạch ghim là mạch cố định đỉnh trên hay đỉnh dướ i của tín hiệu ở một giá tr ị điện áp nh ất định. Mach ghim không làm thay đổi biên độ đỉnh đỉnh của tín hiệu . Có hai loại mạch ghim đỉnh trên và mạch ghim đỉnh dướ i. i. 2.2.1.Mạch ghim đỉnh trên ở 0 V C

+

+ D

R >>

Vi

Vo

-

-

Hình 2.6. M ạch ghim đỉ nh nh trên

ở 0V

VD:

Vi 1,5Vm

Vm

Vm 0

1

2

3

4

5

t

5 -0,5Vm

t

-Vm -1,5Vm

Vo Vm 0

1

2

3

4

-2Vm -2,5Vm -3Vm •

t = (0÷1): Vi

=Vm , D dẫn ⇒ Vo = 0 Đồng thờ i tụ C nạ p nhanh Vc = Vm • t = (1÷2): Vi =-Vm , D t ắt ⇒ tụ C không x ả đượ c ⇒ Vc = Vm = const ⇒ điện áp ra: Vo = Vi - VC = -Vm –Vm =- 2Vm • t = (2÷3): Vi tăng biên độ, Vi =1,5Vm , D d ẫn ⇒ Vo = 0 (M ạch vẫ n còn ă ng) khả nă ng ng ghim áp khi Vi t ă ng) Đồng thờ i tụ C nạ p tiế p Vc = 1,5Vm



t = (3÷4): Vi =-1,5 Vm , D t ắt ⇒ tụ C không x ả đượ c ⇒ Vc = 1,5Vm = const ⇒ điện áp ra: Vo = Vi - VC = -1,5Vm –1,5Vm =- 3Vm • t = (4÷5): Vi giảm biên độ, Vi =Vm , D t ắt ⇒ tụ C không x ả đượ c ⇒ Vc = 1,5Vm = const ⇒ điện áp ra: Vo = Vi - VC = Vm –1,5Vm =-0,5Vm (M ạch mấ t khả nă ng ng ghim áp khi Vi gi ảm) . •

* Như vậy mạch sẽ mất khả năng ghim đỉnh trên ở mức 0V khi biên độ điện áp ở R r ất lớ n song song v ớ i Diode, giảm. Để khắc phục tình tr ạng này ta mắc điện tr ở tụ C sẽ xả bớ t điện tích qua R sau m ột vài chu k ỳ mạch s ẽ hồi phục lại khả năng ghim * Chú ý : Khi phân tích m ạch ghim ta b ắt đầu tại bán k ỳ mà tụ C nạ p điện.

2.2.2. Mạch ghim đỉnh trên ở VN C

+

+ D

R >>

Vi

Vo Vn

-

-

Hình 2.5. M ạch ghim đỉ nh nh trên ở Vn

2.2.3. Mạch ghim đỉnh dướ i ở VN C

+

+ D

Vi

R >>

Vo Vn

-

-

Hình 2.5. Mạch ghim đỉnh dướ i ở Vn



2.3. MẠCH SO SÁNH: •

Nguyên lý: vi

So sánh

vo

+ -

VN

vi < VN : vo = -Vcc. vi > VN : vo = Vcc. Mạch so sánh dùng khuyếch đại thuật toán (op_amp): Khuyếch đại thuật toán ở chế độ xung tồn tại chủ yếu ở tr ạng thái bão hòa. +Vcc V-

VO

V+

+

-Vcc

V+ > VV+ < V-

: Vo = +Vc c : bão hòa d ươ ng. ng. : Vo = -Vc c : bão hòa âm.

2.3.1. Mạch so sánh không đảo Điện áp Vi vào ngõ không đảo V+ VR vào ngõ đảo V+Vcc +

Vi

-Vcc VN

Vo





Đặc tuyến hàm truyền đạt: V0 +VCC

VN

Vi

-VCC

• •

Vi < VN (hayV+< V- ) thì V0 = -VCC Vi > VN (hayV+ > V- ) thì V0 = +VCC.

2.3.2. Mạch so sánh không đảo Điện áp Vi vào ngõ đảo VVR vào ngõ không đảo V+ +Vcc

+

Vi

-Vcc

Vo

VN



Đặc tuyến hàm truyền đạt: V0 +VC C VN

Vi

VCC • •

VI < VN (hayV+ > V- ) thì V0 = +VCC Vi > VN (hayV+< V- ) thì V0 = -VCC

* Chú ý: Nếu op-amp đượ c cung cấ p ngu ồn đơ n thì khi bão hoà âm Vo = 0



Ví dụ: +Vcc +

Vi

v+ = vi v- = 0 Khi vi > 0 V+ > VV+< VKhi vi < 0

-Vcc

Vo

vo = +Vcc. vo = -Vcc.

v vi

vo +Vcc t

-Vcc



CHƯƠ NG NG 3 MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG BJT 1.1 KHÁI NIỆ NIỆM CHUNG Các mạch t ạo xung cơ bản nhất là các mạch tạo xung vuông đượ c g ọi chung là mạch dao động đa hài. Có ba loại mạch dao độâng đa hài là: - Dao động đa hài lưỡ ng ng ổn (bistable – multivibrator) ( còn gọi là mạchFlip-Flop, mạch lật hay bấ p bênh): mạch có hai tr ạng thái và hai tr ạng thái đều ổn định. - Dao động đa hài đơ n ổn ( Monostable Multivibraor) (còn gọi là mạch định thì): mạch có hai tr ạng thái, trong đó một tr ạng thái ổn định và một tr ạng thái không ổn định gọi là tr ạng thái tạo xung - Dao động đa hài phi ổn (astable Multivibrator): mạch có hai tr ạng thái và cả hai tr ạng thái đều không ổn định còn gọi là mạch tự dao động. Mạch dao động đa hài dùng BJT dựa vào sự nạ p điện và sự xả điện của tụ điện k ết hợ p vớ i đặc tính chuyển mạch của Transistor. Ngoài ra mạch dao động đa hài đượ c t ạo ra từ các linh kiện nh ư op-amp, IC555, các cổng logic, …. 1.2 TR ẠNG THÁI NGẮ NGẮT (TẮ (TẮT) DẪN CỦA TRANSISTOR. Transistor có 3 tr ạng thái: - Tr ạng thái ngắt (tắt) - Tr ạng thái dẫn khuếch đại - Tr ạng thái dẫn bão hòa Trong k ỹ thuật xung transistor dùng để tạo xung vuông nên chỉ hoạt động ở hai tr ạng thái tắt và bão hoà. Lúc này transistor làm việc như một khóa điện tử để đóng và ngắt mạch điện. Tr ạng thái đóng hay ngắt của mạch transistor tùy thuộc vào mức điện áp phân cực cho cực B của nó 1.2.1. Trạ Trạng thái ngắ ngắt (tắ (tắt) Trong hình 3.1 transistor có điện áp Vi = 0V ⇒ VB =0V, transistor không đượ c phân cực nên ngưng dẫn. ⇒ IB = 0 và IC =0. Điện áp ngõ ra ở cực C của transistor là: V0 = VC =VCC – IC.RC ⇒ V0 = VCC Như vậy ngõ vào Vi có mức thấ p, ngõ ra V0 có mức cao. 1.2.2. Trạ Trạng thái dẫ dẫn bão hòa Để transistor chuyển từ tr ạng thái ngắt như hình 3.1 sang tr ạng thái bão hòa thì ngõ vào phải đượ c cấ p một

+VCC

IC RC

VO

RB

Vi =0v

IE

IB

Hình 3.1: Transistor ng ắ t t

+VCC

IC RC

V VO

RB

Vi

IB

IE

Hình 3.2: Transistor bão hòa



điện áp Vi đủ lớ n sao cho VB lớ n hơ n một mức ngưỡ ng ng để transistor đượ c phân cực bão hòa. Điện áp này đượ c gọi là VBEsat có tr ị số tùy thuộc chất bán dẫn chế tạo transistor.

VBEsat = 0,7 V÷ 0,8 V (Transistor chất silicium) VBEsat = 0,3 V (Transistor chất Germanium) ở RC đượ c coi là điện tr ở ở tải để xác định dòng điện Trong mạch điện hình 3.2, điện tr ở IC qua transistor. Khi transistor chạy ở tr ạng thái bão hòa thì điện cực C có điện áp ra: V0 = VC = VCEsat ≈ 0,1V÷ 0,2V Như vậy ngõ vào Vi có mức thấ p, ngõ ra V 0 có mức cao. Dòng điện IC đượ c tính theo công thức: Ta có

IC =

VCC − VCEsat R C

Khi có dòng điện t ải IC phải tính dòng điện c ần thiết cung cấ p cho cực B để chọn tr ị ở RB thích hợ p. Thông thườ ng số điện tr ở ng ta có: I IB = C β

(β : độ khuếch đại dòng điện)

ườ ng Tr ườ ng hợ p cần cho transistor chạy bão hòa vững (bão hòa sâu) thì chọn

hay

I IB ≥ C β IC I B = k. β

(điều kiện bão hòa) vớ i k là hệ số bão hòa sâu (k ≈ 2 ÷5)

Điện tr ở ở RB dượ c chọn theo công thức:

V − VBEsat R B = i IB

Ví dụ: Mạch điện hình 3.2 có các thông số sau : + VCC =12V, RC =1,2kO , transistor chất Si và có β =100, điện áp vào Vi =1.5 V. Tìm RB để transistor hoạt động ở tr ạng thái bão hòa. ướ c hết phải tính dòng điện tải: Tr ướ IC =

VCC − VCEsat RC

=

12

V

− 0,2 V

1,2

K

≈ 10mA

Chọn hệ số bão hòa sâu K=3 ta có: IB =

IC

β

= 3.

10mA 100

= 0,3mA

Điện tr ở ở RB đượ c chọn có giá tr ị RB =

Vi − VBEsat IB

=

1,5

V

− 0,8 V

0,3mA

ở theo tiêu chuẩn làRB = 2,4K Chọn điện tr ở

= 2,33 K



ĐỘNG ĐA HÀI LƯỠ 3.3. MẠ MẠCH DAO ĐỘNG LƯỠ NG NG ỔN DÙNG BJT. đảo. 3.3.1 Mạ Mạch đảo. Một Transistor có thể làm chức năng của mạch đảo như hình 5.1. - Khi Vi ở mức điện áp cao thì Transistor chạy bão hòa và dòng Ic qua Rc tạo sụt áp v ⇒ Vo≈ 0,2 (VCESat) ứng vớ i mức điện áp thấ p . - Khi Vi ở mức điện áp thấ p thì Transistor bị phân cực ngượ c ở ngõ vào nên ngưng dẫn, dòng Ic =0 nên không gi ảm áp qua RC ⇒ V0 ≈VCC ứng vớ i mức điện áp cao ra. Như vậy, điện áp ra Vo và điện áp vào Vi ngượ c +12V pha nhau 3.3.2. Mạ Mạch lưỡ lưỡ ng ng ổn (flip-flop) cơ cơ bbản. Mạch dao động đa hài lưỡ ng ng ổn đượ c t ạo ra bằng cách ghép hai mạch đảo sao cho điện áp ra c ủa mạch đảo này là ngõ vào c ủa mạch đảo kia. Sơ đồ đồ a. Sơ Mạch lưỡ ng ng ổn đượ c Trong sơ đồ dùng 2 nguồn +VCC để cấ p dòng IB và IC cho Transistor dẫn bão hòa và nguồn -VBB để phân cực ngượ c cho cực B của Transistor ngưng dẫn.

4K

NPN

Vo

2,2K

+

Vi

2,2K

-

-12V

Hình 3.3: Transstor làm m ạch đảo

động . b. Nguyên lý hoạ hoạt động Mạch có 2 tr ạng thái, trong mỗi tr ạng thái một trasistor tắt và một transistor bão hoà. ở phân cực cho hai Giả thiết có mạch Flip-Flop đối xứng (T1 và T2 cùng tên, các điện tr ở Transistor cùng tr ị số) nhưng hai transistor không thể cân bằng một cách tuyệt đối nên sẽ có một Transistor dẫn mạnh hơ n và một Transistor dẫn yếu hơ n. n. Giả thiết Transistor T1 dẫn mạnh hơ n T2 nên dòng điện IC1 lớ n hơ n qua RC1 làm điện áp VC1 giảm. Điện áp VC1 qua điện tr ở ở R 2 phân cực cho T2 sẽ làm VB2 giảm và điều này làm cho T2 chạy yếu hơ n. n. Khi T2 chạy yếu thì dòng điện IC2 nhỏ hơ n qua ở R 1 phân cực cho T1 sẽ làm TC2 làm điện áp VC2 tăng lên . Điện áp VC2 qua điện tr t r ở VB1 tăng làm T1 chạy mạnh m ạnh h ơ n n ữa và cuối cùng T1 sẽ tiến đến tr ạng thái bão hòa T2 tiến đến ng ưng d ẫn . Nếu không có một tác động nào khác thì mạch điện s ẽ ở tr ạng thái này. Đây là một tr ạng thái của mạch Flip-Flop. Ngượ c lại , n ếu giả tiết Transistor T2 dẫn nhanh hơ n T1 và lý luận tươ ng ng tự thì cuối cùng sẽ có T2 tiến đến tr ạng thái bão hòa và T1 tiến đến ngưng dẫn và mạch điện cũng ở mãi tr ạng thái này nếu không có một tác động nào khác. Đây là tr ạng thái thứ hai của Flip –Flop. Mạch Flip-Flop sẽ ở một trong hai tr ạng thái trên nên đượ c gọi là mạch lưỡ ng ng ổn. ở và nguồn điện thích hợ p mớ i đạt đượ c nguyên lý Tuy nhiên, phải chọn các điện tr ở trên. c. Phân tích mạ mạch: Để thấy rõ hơ n nguyên lý c ủa mạch Flip-Flop ta có thể phân tích dòng điện và điện áp ở và trong mạch Flip-Flop tiêu biểu như trong mạch điện hình 3.5 vớ i các tr ị số điện tr ở nguồn cụ thể. Theo giả thiết , khi T1 bão hòa ta có: VC1=VCCSat ≈ 0,2 v



VB1=VBEsat ≈ 0,8V Suy ra dòng điện IC1 và IB1 theo công thức: ICI =

VCC − VCEsat R CI

12 V − 0,2 V ICI = ≈ 6,5mA 1,8 K

I B1

VCC − VBEsat VBEsat + V BB 12 V − 0 ,8 V 0 ,8 V + 6 V = − = − = 0 ,41 mA K K K R C 2 + R 1 R B1 1,8 + 18 47

Ở tr ạng thái bão hòa Transistor thườ ng ng có β nhỏ, ch ọn β= 50. Ta có thể nghiệm l ại điều kiện bão hòa của T1 như sau: 6,5 mA = 0,13 mA Thông thườ ng ng IB= = β 50 IC

Mạch điện có :IB1 = 0,41mA (IB1>IB) Như vậy: T1 đủ điều kiện để bão hòa vì IB1>

I CI

β

Xét T2 lúc đó ở tr ạng thái ngưng ta có: VC2 = VCC – VCC – IC2.RC2 = VCC – VCC – (IB1+IR)RC2 VC2 = VCC - (

VCC − VBEsat R C 2 + R1

)R C 2

12 V − 0,8 V K )1,8 ≈ 11V =12 – ( K K 1,8 + 18 V

VB2 = (VC1+VBB) V

V

= (0,2 +6 )

R B2 R 2 + R B2

− VBB

47 K − 6 V ≈ −1,5 V K K 18 + 47

T2 là loại transistor NPN có VB2 = -1,5V (VB2 < 0V) nên T2 phải ngưng dẫn . Nếu ở tr ạng thái ngượ c lại thì hai transistor sẽ có dòng điện và điện áp ở các chân cực ngượ c lại vớ i phân tích trên. Điện áp nguồn âm (–VBB) có tác dụng phân cực cho T2 để T2 ổn địnhở tr ạng thái ườ ng ngưng tránh tác động của nhiễu có thể làm cho T2 đổi tr ạng thái. Tr ườ ng hợ p không ở RB1 – cần thiết chống nhiễu thì có thể không dùng nguồn –VBB, lúc đó hai điện tr ở RB2 đượ c nối mass hay có thể không cần dùng cũng đượ c . 3.3.3. Các phươ phươ ng ng pháp kích đổi trạng thái củ của flip-flop . đổi trạ ườ ng Tr ườ ng h ợ p T 1 đang bão hòa, T2 đang ngưng d ẫn nh ư mạch hình 3.6, mu ốn đổi tr ạng thái của Flip-Flop thì ta có thể cho một xung âm vào cực B 1 (hoăïc là cho một xung ở lại tr ạng thái cũ thì phải cho một xung dươ ng dươ ng ng vào cực B 2). Muốn đổi tr ở ng vào cực B1( hoăïc là cho một xung âm vào cực B2). Để giản đơ n ngườ i ta thườ ng ng dùng một loại xung.



a. Mạch kích mộ một bên Vi + t VD 18K

0,2V

T1

0,8V

T2

D

bão hòa2

47K

47K

ngư ngư ng ng

+ C

Vin1

t

R

VB1 0,8v

Hình 3.5. M ạch kích một bên.

+ VC1

t

_ -1,5v

+11v 0,2v

Hình 3.6. Dạng sóng ở các chân.

Sơ đồ hình 3.6 là mạch Flip- Flop vớ i mạch kích một bên. Xung kích điều khiển là xung vuông qua mạch vi phân RC để đổi từ xung vuông ra hai xung nhọn (xung nhọn dươ ng ng ứng vớ i cạnh lên và xung nhọn âm ứng v ớ i cạnh xuống). Diod D có tác dụng loại bỏ xung nhọn dươ ng ng và chỉ đưa xung nhọn âm vào cưc B1 để đổi tr ạng thái T1 từ bão hòa sang ngưng dẫn. Giả thiết mạch có tr ạng thái như hình 3.6 là T1 đang bão hòa và T2 đang ngưng dẫn . ở Khi ngõ vào nhận xung vuông (Vin) qua mạch vi phân RC tạo điện áp VI trên điện tr ở R là hai xung nhọn. Khi có xung nhọn dươ ng ng thì diode D bị phân cực ngượ c nên ngưng d ẫn và mạch Flip –Flop vẫn gi ữ nguyên tr ạng thái đang có. Khi có xung nh ọn âm thì diod D đượ c phân cực thuận coi như nối tắt làm điện áp VB1 giảm xuống dướ i 0V. Lúc đó T1 ngưng dẫn nên Ib1= 0, Ic1= 0 nên Vc1 tăng cao sẽ tạo phân cực đủ mạnh

t



cho cực B 2 vàT2 chạy bão hòa. Khi T2 đã bão hòa thì Vc2 ≈ 0,2 V nên T1 không đượ c phân cực sẽ tiế p tục ngưng dẫn mặc dầu đã hết xung âm. Như vậy, mạch Fl ip-Flop đã chuyển từ tr ạng thái T1 bão hòa,T2 ngưng sang tr ạng thái T1 ngưng _ T2 bão hòa. Khi mạch đã ổn định ở tr ạng thái này thì mạch s ẽ không bị tác động đổi tr ạng thái bở i xung kích vào cực B1 nữa. Bây giờ muốn đổi tr ạng thái của ở lại tr ạng thái cũ thì phải cho xung vuông tiế p theo qua mạch vi phân và diod mạch tr ở D vào cực B2 (vì T2 đang ở tr ạng thái bão hòa) +12V

b. Mạch kích đếm: đếm: Đối vớ i mạch kích một bên thì mạch Flip-Flop 1,8K 1,8K 18K 18K phải đượ c kích lần lượ t,t, luân phiên vào cực B1 và B2 thông qua hai mạch vi phân và hai Diod. Để đổi 0,2V 0,8V tr ạng thái mạch Flip- Flop bằng một thứ xung kích vào một ngõ chúng ta có th ể dùng mạch kích đếm. 10K D Mạch điện hình 3.8 là s ơ đồ mạch Flip-Flop có 47K 47K ngõ kích đếm nhận xung kích là xung vuông. 10K Theo sơ đồ này, mạch đang ở tr ạng thái T1 bão -6v ở 10k thêm vào hòa, T2 ngưng dẫn. Hai điện tr ở mạch ra hai điểm A vàB và hai điểm này có điện C C áp gần giống như điện áp của hai cực C1 và C2. Vin Ta có: VA ≈ VC 1= 0,2 V Hình 3.8:Mạ 3.8:Mạch F-F có ngõ kích đếm. đếm. ( T1 đang bão hòa) VB ≈ VC 2 =11V ( T2 đang ngưng dẫn) Khi có xung vuông ở ngõ vào ( Vin ) thì qua hai tụ C1 – C2 sẽ có hai xung nhọn dươ ng ng ứng vớ i cạnh lên xung của vuông và có 2 xung nh ọn âm ứng vớ i cạnh xuống của xung vuông tại điểm A và B. Th ờ i điểm có xung nhọn dươ ng ng cả hai diode D1 – D2 đều b ị phân cực ng ượ c nên không có tác dụng v ớ i mạch Flip-Flop. Khi có xung nhọn âm tại hai điểm A và B thì tại hai điểm này sẽ có hai mức biến đổi khác nhau. Do VA ≈ 0,2 V nên khi có xung nhọn âm thì xung âm s ẽ làm giảm điện áp VA và diod V1 đượ c phân cực thuận. Điều này sẽ làm đổi tr ạng thái T1 từ bão hòa sang ngưng dẫn và đổi tr ạng thái T2 từ ngưng dẫn sang bão hòa. Lúc đó do VB =11V r ất cao so vớ i xung âm nên khi có xung nhọn âm thì điện áp VBvẫn ở mức dươ ng ng cao nên D2 vẫn bị phân cực ngượ c và xung âm không có tác d ụng vớ i T2. Khi có xung vuông thứ hai đến ngõ vào thì lần này xung nhọn âm chỉ có tác dụng đối ở về tr ạng thái cũ. vớ i T2 là transistor đang bão hòa nên mạch Flip-Flop lại tr ở 3.3.4. Các điểm cầ cần lư lư u ý trong thiế thiết k ế . a. Mạch vi phân ở ngõ vào đượ c chọn tr ị số cao cho thỏa các yêu cầu sau: - Xung âm phải có biên độ đủ cao và độ r ộng đủ lớ n để đủ kíck đổi tr ạng thái của transistor đang bão hòa sang ngưng . - Nếu hằng số thờ i gian τ =RC sẽ làm giớ i hạn tần số xung kíck ( theo điều kiện của mạch vi phân trong chươ ng. ng. - Nếu hằng số thờ i gian τ =RC nhỏ hơ n sẽ làm giảm độ r ộng xung và có thể không đủ đổi tr ạng thái của transistor b. Khi mạch Flip–Flop làm việc vớ i các tín hiệu xung kíck tần số cao nên chọn loại transistor có k ết cấu Epiplanar để có đáp ứng nhanh.



c. Để mạch chuyển tr ạng thái tốt, tốc độ làm việc nhanh nên chọn mức điện áp nguồn thấ p điều này còn phụ thuộc vào yêu cầu của tải nếu tải là Rc. d. Trong các mạch đơ n giản ngườ i ta có thể không cần dùng âm –VBB. Tuy nhiên, khi không có nguồn âm thì tính ngưng dẫn của transistor không tốt vàkhả năng chống nhiễu của mạch kém ĐỘNG ĐA HÀI ĐƠ N ỔN. 3.4. DAO ĐỘNG 3.4.1. Giớ Giớ i thiệ thiệu. Mạch dao động đa hài đơ n ổn cũng có hai tr ạng thái ( T1 bão hòa T2 ngưng hay T1 ngưng T2 bão hòa) nhưng trong hai tr ạng thái đó có một tr ạng thái ổn định và một tr ạng thái không ổn định gọi là tr ạng thái tạo xung. Vi Bình thườ ng ng khi khi mạch đơ n ổn đượ c c ấ p nguồn s ẽ ở tr ạng thái ổn định và ở mãi tr ạng thái này nếu không có a). tác động từ bên ngoài vào. Khi ngõ vào nhận đượ c một xung kích thì mạch đơ n ổn sẽ đổi tr ạng thái tạo xung ở a). ngõ ra và độ r ộng xung ra sẽ tùy thuộc các thông số RC VB1 thiế t k ế trong mạch. Sau thờ i gian có xung ra ở mạch b). 0,8v đơ n ổn sẽ tr ở ở về tr ạng thái ổ định ban đầu . + + Mạch dao động đa hài đơ n ổn còn đượ c gọi là mạch Cxả Cxả định thì vì thờ i gian có xung ra có thể định tr ướ ướ c nhờ các -Vcc thông số trong mạch. Mạch đơ n ổn r ất thông dụng trong ĩ nh l ĩ nh v ực điều khiển t ự động trong các thiết b ị điện t ử và VC điện tử công ngiệ p. Vcc c). + Mạch đơ n ổn có thể thực hiện bằng nhiều cách: dùng transistor, op-amp vi mạch định thì hay các cổng logic. 0,2v Phần này chỉ giớ i thiệu và phân tích mạch đơ n ổn dùng transistor, các mạch dạng khác đượ c giớ i thiệu trong VC chươ ng ng sau. d).

-

+VCC

RC1 RB1

RC2

RC1 RB1

C

RB2

T1

T2 C

Vi = 0

T1

T2

RB

-VBB

Hình 3.10. M ạch đ a hài đơ n ổ n

RC2 C

RB2

C

VI =

t

t

Hình 3.12. D ạng sóng vào và ra của mạch đơ n ổ n .

+VCC

t

Vcc

0,2v

3.4.2. Mạ Mạch đơ n ổn cơ cơ bbản. a. Sơ Sơ đồ trạng thái . đồ ở hai ở hai trạ

t

RB

-VBB

Hình 3.11. M ạch đ a hài đơ n ổ n

b. Nguyên lý. định củ * Trạ Trạng thái ổn định của mạ mạch đơ n ổn.(hình 3.10). ở điện, tụ C tức thờ i nạ p điện qua điện tr ở ở R C2 tạo dòng điện đủ lớ n cấ p cho Khi mở đ cực B1 nên T1 sẽ chạy ở tr ạng thái bão hòa. Lúc đó, dòng IC1 qua RC1 đủ lớ n để tạo



sụt áp và VC1 = VCesat ≈ 0,2V. Cầu phân áp RB2 và RB sẽ tạo ra điện áp phân cực cho T2 ngưng dẫn vì VB2 < 0V. sau khi t ụ nạ p đầy sẽ có như hình vẽ 5.9. Điện áp nạ p trên tụ có giá tr ị khoảng : VC = VCC – VBesat ≈ VCC. Khi tụ nạ p đầy thì dòng nạ p bên tụ bằng 0 nhưng t ụ T1 vẫn chạy ở tr ạng thái bão hòa vì vẫn còn dòng IB1 qua RB1 cấ p phân cực cho cực B1. Hai Transistor sẽ chạy ổn định ở tr ạng thái này nếu không có tác động gì từ bên ngoài. * Trạ Trạng thái tạ tạo xung củ của mạ mạch đơ n ổn (hình 3.11). Khi ngõ vào Vi nhận xung kích âm qua t ụ C1 sẽ làm điện áp VB1 giảm và T1 đang chạy bão hòa chuyển sang tr ạng thái ngưng dẫn. Lúc đó IC1 = 0 điện áp vào VC1 tăng cao qua cầu phân áp RB2 – RB sẽ phân cực cho T2 chạy bão hòa. Khi T 2 chạy bão hòa VC2=VBEsat ≈ 0,2V điều này làm cho tụ C có chân mang điện áp dươ ng ng coi như nối mass và chân kia có điên áp âm so v ớ mass nên điện áp âm này sẽ phân cực ngượ c cho cực B1 làm T1 tiế p tục ngưng mặc d ầu đã hết xung kích. Lúc đó t ụ C xả điện qua điện ở RB1 và transistor T2 từ C xu ống E. Trong thờ i gian này T1 ngưng d ẫn T 2 bão hòa tr ở nên điện áp ở các chân C và B c ủa transistor đổi ngượ c lại chính là xung điện ở ngõ ra. Sau khi tụ xả xong làm mất điện áp âm đặt vào cực B 1 vàT1 sẽ hết tr ạng thái ngưng ở lại tr ạng thái bão dẫn và chuyển sang tr ạng thái bão hòa như lúc ban đầu. Khi T1 tr ở hòa thì VC1 =VCEsat ≈ 0,2 V nên T2 mất phân cực sẽ ngưng dẫn như lúc ban đầu. Thờ i gian tạo xung của mạch đơ n ổn chính là thờ i gian xả điện của tụ C qua RB1 Sau ở lại tr ạng thái ban đầu là tr ạng thái ổn định. thờ i gian này mạch tự tr ở c. Dạng sóng ở các ở các chân. Hình 3.12 cho thấy dạng sóng ở các chân của mạch đơ n ổn Trong đó hình 3.12 3.12 a là ướ c th ờ i điểm có xung kích là tr ạng thái ổn định. Khi có xung nhọn áp ngõ vào Vi, tr ướ âm thì mạch đơ n ổn bắt đầu chuyển sang tr ạng thaí tạo xung. Hình 3.12 b là d ạng điện áp VB1, khi có xung kích là T 1 ngưng, tụ C x ả điện áp âm nên VB1 có điện áp âm ≈ -VCC và tụ C xả điện qua RB1 làn điện áp âm giảm dần theo hàm số mũ. Thờ i gian xả của tụ C chính là thờ i gian tạo xung ở ngõ ra. Ở tr ạng thái ổn định VC1 =0,2V (bão hòa), ở tr ạng thái tạo xung VC1 = VCC (ngưng dẫn) nên T1 có xung vuông dươ ng ng ra. Ngượ c lại T2 có xung vuông âm ra, độ r ộng xung là Tx. d. Điều kiệ kiện và thông số số k ỹ thuậ thuật củ của mạ mạch đơ n ổn. Để cho mạch đơ n ổn hoạt động đúng theo nguyên lý phải th t hỏa mãn điều ki ện là T1 bão hòa vớ i : I C1 =

VCC − VCEsat

I B1 =

R C1

≈

VCC − VBEsat R B1

VCC R C1

≈

VCC R B1

(1) (vớ i VCEsat ≈ o,2V) (2) (vớ i VBEsat ≈ o,2V)

Muốn cho T1 bão Hòaphải có: I B1 >

Thườ ng ng chọn:

I C1

β sat

(3) (sat saturation : bão hòa)

I B1 = K.

I C1

β sat

Trong đó : K là hệ số bão hòa sâu và K = 2 ÷ 5



*. Cách tính độ rộng xung: Trong thờ i gian ổn định tụ C nạ p điện qua RC1 vớ i hằng số thờ i gian nạ p là τnạ p = RC1 . C Điện áp nạ p trên tụ tăng theo hàm số mũ bở i công thức : −

t

VC(t) = VCC (1 − e ) τ

−

t

= VCC - VCC. e Điện áp trên tăng t ừ 0V lên VCC. Khi có xung âm vào cực B 1 thí tụ C x ả điệnqua RB1 vớ i hằng số thờ i gian xả là: τxả = RB1 . C Điện áp trên tụ khi xả giảm theo hàm số mũ bở i công thức: −

τ

t

VC(t) = VCC. e Do chân dươ ng ng của tụ C coi như nối mass qua chân C2 khi T2 bão hòa nên tụ xả điện âm (–VCC) và điện áp trên tụ tăng t ừ –VCC lên 0V r ồi sau đó n ạ p tiế p t ục t ừ 0V lên +VCC. Như vậy đườ ng ng xả điện và nạ p điên của tụ sẽ biến thiên như hình 3.13 đựợ c giớ i hạn từ -VCC lên +VCC. Đườ ng ng biểu diễn điện áp trên tụsẽ đượ c tính theo công thức: τ

−

t

VC(t) = VCC - 2VCC. e ở lại tr ạng thái ổn định thờ i gian Khi VC(t) = 0V là hết thờ i gian xả của t ụ và møạch tr ở này chính là thờ i gian tạo xung ở ngõ ra và còn gọi VC là độ r ộng xung tx. Ta có : VCC = 2VCC. e

Suy ra

tx

τ

−

tX

τ

=

1 hay 2

e e

−

−

tX

tX

τ

τ

τ

.

= 2.

= Ln2 ⇒ tx = τ.Ln2.

Thay τ = RB1.C và Ln2 = 0,69 . Suy ra: tx = 0,69 RB1.C Muốn thay đổi độ r ộng xung tx ta có thể thay đổi RB1 hay tr ị số của tụ C trong đó RB1 bị giớ i hạn bở i điều kiện nên thườ ng ng ngườ i ta chỉ thay đổi tụ C. * Biên độ xung ra: Ở tr ạng thái ổn định T1 bảo hòa T2 ngưng : VC1 = VCEsat ≈ 0,2V ,VC2 ≈ VCC Ơû tr ạng hái tạo xung T1 ngưng T2 bão hòa. VC1 ≈ VCC. áp)

t

R B2 R C1 + R B 2

=Vx (do mạch phân

VC2 = VCEsat ≈ 0,2V Như vậy biên độ xung vuông dươ ng ng cho T1 tạo ra là: V01 =Vx – 0,2V ≈ Vx Biên độ xung vuông âm do T2 tạo ra là:

tx

VC

+Vcc Nạp điện 0V

tx t Xả điện Hình 3.14: Thờ i gian hồi phục

-Vcc tx ng x ả và nạ p Hình 3.13: Đườ 3.13: Đườ ng đ i iệ ệ n trên t ụ C

t



V02 =Vx – 0,2V ≈ VCC * Thờ Thờ i gian hồ hồi phụ phục : Theo sơ đồ mạch đơ n ổn cơ bản: tr ạng thái ổn định là tr ạng thái T1 bão hòa, ngưng dẫn, tr ạng thái tạo xung là tr ạng thái T1 ngưng, T2 bão hòa. Sau khi song thờ i gian tạo ở lại tr ạng thái ngưng dẫn. Trong thực tế mạch chưa tr ở ở lại tr ạng xung tx thì T2 sẽ tr ở thái ổn định ngay vì lúc đó tụ C lại nạ p điện qua RC2 làm VC2 tăng lên theo hàm số mũ chứ không tăng t ức th ờ i nh ư hình vuông. Thờ i gian này đượ c g ọi là thờ i gian hồi phục th Hằng số thờ i gian nạ p của tụ là: τnạ p = RC2 . C Tụ nạ p đầy trong thờ i gian 5τ nhưng thườ ng ng chỉ tính : Th ≈ 4τnạ p = 4RC2 .C * Thờ Thờ i gian phân cách: ở lại tr ạng thái ổn định nên nếu tín hiệu Do có thờ i gian hồi phục th để mạch đơ n ổn tr ở xung kích ở ngõ vào là nhũng tín hiệu liên tiế p nhau có tần số xung kích fi chu k ỳ xung kích Ti thì chu k ỳ Ti phải thỏa điều kiện là: Ti > tx + th Điều kiện này có ngh ĩ a là khoảng cách ngắn nh ất gi ữa hai xung kích phải l ớ n h ơ n độ r ộng và thờ i gian hồi phục th thờ i gian tx = th gọi là thờ i gian phân cách tf. Ta có: Ti >tf vớ i tf = tx + th 3.4.3. Các mạ mạch đơ n ổn cả cải tiế tiến . a. Mạch đơ n ổn dùng 1 nguồ nguồn. ở RB Trong các mạch đơ n giản ngườ i ta có thể không dùng nguồn –VBB và điện tr ở đượ c nối mass – lúc đó RB đượ c chọn lại vớ i tr ị số khác. Tr ườ ườ ng ng hợ p này mạch có khả năng chống nhiễu kém… ơ đồ mạch đơ n ổn hình 3.15, ngõ vào là m ạch vi phân Ri-Ci để đổi xung vuông ra hai Sơ đồ xung nhọn và diod D chỉ nhận xung nhọn âm đưa vào cực B1. +VCC

+VCC RC1

RC1

RB1 RB2

C

RC2

RC2

Ri

C

RB2

T1

C

T2 RB

Vi

RB1

RB

Vi

Ci Ri

Hình 3.16. M ạch đơ n ổ n có xung kích vào c ự c C 2 .

Hình 3.15: M ạch đơ n ổ n dùng 1 ngu ồn

b. Mạ Mạch đơ n ổn có xung kích vào cự cự c C2. Ở tr ạng thái ổn định T1 bảo hòa T2 ngưng, tụ nạ p điện có điện áp như hình vẽ (hình 3.16). Khi có xung nh ọn âm làm diod D đượ c phân cực thuận thì tụ C có chân nạ p



điện áp dươ ng ng nối mass nên chân nạ p điện áp âm sẽ làm phân cực ngượ c cực B1 và T1 ngưng d ẫn. Lúc đó, VC1 tăng cao làm T2 tăng đượ c phân cực bão hòa và VC2 ≈ 0,2V nên tụ C ti ế p t ục x ả điện qua RB1 và m ạch s ẽ duy trì tr ạng thái T1 ngưng, T2 bảo hòa ở về tr ạng thái ổn định. cho đến khi tụ xả xong. Sau thờ i gian tạo xung tx tì mạch lại tr ở

c. Mạ Mạch đơ n ổn dùng tụ tụ gia tố tốc . Để chuyển nhanh tr ạng thái của T2 từ ngưng dẫn sang bão hòa khi có xung kích âm vào cực B1. Ta có thể dùng tụ tốc Cj ghép song song RB2. Khi có xung kích âm vào cực B1, transistor T1 đang bão hòa chuyển sang ngưng làm VC1 tăng ở tr ạng thái chuyển ti ế p t ụ Cj coi như nối t ắt nên điện áp VC1 phân cực nhanh cho cực B 2 làm T2 bão hòa nhanh. Điều này có tác dụng làm xung vuông ra ở cực C2 có cạnh xuống đượ c ướ c xung ra (hình 3.17). thẳng đứng, sửa lại độ dốc tr ướ +VCC

RC1

C

RB1

+VCC

RC2

RC1

C

R B1

C

C

R

D

R C2

1

RB2 1

2 Vi

Ri

Vi Ri

Hình 3.17 Dùng t ụ gia t ố ốc Cj .

Hình 3.18. Dùng diode cách ly D

d. Dùng diode cách ly sử a độ dốc sau. Trong phần các thông số của mạch đơ n ổn có xét đến thờ i gian hồi phục th của xung ra ở R 2 làm điện áp VC2 tăng chậm,độ dốc sau trên cực C2 là do tụ c n ạ p điện qua điện tr ở của xung dài ra. Để đảm bảo thờ i gian hồi phục ở ngõ ra, làm độ dốc sau đượ c thẳng đứng ngườ i ta ở RD (hình 3.18). Khi T2 ngưng, điện áp VC2 làm phân dùng thêm diode D và điện tr ở cực ngượ c diode D và tụ C chỉ nạ p điện qua RD nên điện áp VC2 tăng nhanh. Điều cần lưu ý trong mạch này là khi T 2 bão hòa, VC2 giảm nên diod D đượ c phân cực thuận, điện tr ở ở ở ở cực C2 là RC 2 song song RD Thườ ng ng chọn : RC2 = RD = 2.RC1. e. Dùng diod cách ly bả bảo vệ vệ mối nố nối BE1 . Khi mạch vi phân cho ra xung nhọn âm làm phân c ực diod Di đưa đến T1 ngưng dẫn, T2 bão hòa. Lúc đó t ụ C s ẽ xả điện và điện áp đang nạ p trên tụ đưa vào cực B 1 vớ i tr ị số khoảng VCC, điện áp này có thể làm hư mối nối BE1 vì điện áp đánh thủng mối nối BE ( BVEBO ) thườ ng ng có tr ị số không cao ( khoảng vài volt) Để tránh hiện t ượ ng ng trên ngườ i ta đặt thên 1 diod giữa t ụ C và cực B 1như hình vẽ. Khi tụ xả điện thì diode D sẽ chịu điện áp ngượ c thay cho mối nối BE mà điện áp ngượ c của diod thườ ng ng cao nên diod không bị hư (hình 3.19).


Biên So ạn: Đào Th ị Thu Thủ y +VCC +12

RC1

RB1

RC2

C

RB2

12K

12K

39K 75

39K

C Vi

Ri

D

Hình 3.19. Diode bảo vệ mố i nố i BE 1

Hình 3.20. Mạ Mạch thiế thiết k ế.

3.4.4. Bài tậ tập áp dụ dụng . Thiết k ế mạch đa hài đơ n ổn theo các yêu cầu và thông số k ỹ thuật sau: -Nguồn VCC = 12V, transistor có β = 100, dòng tải IC =10mA độ r ộng xung tx = 2 giây * Tính điện trở trở ttải RC1 = RC2 : Khi transistor dẫn bão hòa ta có: VCEsat ≈ 0,2V Suy ra:

RC1 = RC2 =

VCC − VCEsat IC

12 V − 0,2 V K Ω = ≈ 1,2 10mA

* Tính điện trở trở phân phân cự cự c RB1 = RB2: Để transistor dẫn bão hòa thườ ng ng chọn hệ số bão hòa sâu là K = 3. Ta có :

IB =

K

IC

β

= 3.

10mA = 0,3mA 100

Điện tr ở ở RB dượ c tính vớ i mức điện áp phân cực bão hòa là VBEsat = 0,8V .

RB1 = RB2 =

VCC − VBEsat IB

12 V − 0,8 V = 37 K Ω = 0,3mA

Chọn tr ị số tiêu chuẩn là: RB = 39K Ω. * Tính trị trị số tụ C : Theo yêu cầu độ r ộng xung là tx =2 giây Ta có : tx = 0,69.RB.C Suy ra :

C=

tx 0,69.R B

=

2 0,69.39.10

3

≈ 75µF

Trong mạch này không yêu cầu thiết k ế mạch vi phân. Muốn tính tr ị số R và C của mạch vi phân phải bi ết t ần s ố hay độ r ộng c ủa xung vuông fi. Điều ki ện c ủa mạch vi phân là R.C <<

1 2πf i

(Xem lại chươ ng ng 1)

.



ĐỘNG ĐA HÀI PHI ỔN. 3.5. MẠ MẠCH DAO ĐỘNG 3.5.1 Giớ Giớ i thiệ thiệu . Mạch đa hài lưỡ ng ng ổn có hai tr ạng thái ổn định, muốn đổi tr ạng thái của mạch từ tr ạng thái ổn định này sang tr ạng thái ổn định khác thì phải có xung kích từ bên ngoài. Mạch đa hài đơ n ổn có một tr t r ạng thái ổn định và một tr ạng thái không ổn định tr ạng thái không ổn định chính là tr ạng thái tạo xung. Bình thườ ng, ng, mạch đơ n ổn s ẽ ở tr ạng thái ổn định, muốn tạo xung thì phải có xung kích từ bên ngoài. Mạch đa hài phi ổn khác vớ i hai mạch trên, mạch đơ n ổn sẽ tạo ra sóng vuông liên tục mà không cần xung kích bên ngoài. Mạch đa hài phi ổn ho ạt động theo đúng nguyên lý của mạch dao động là loại mạch tự phát sinh tín hiệu mà không cần tín hiệu điều khiển ở ngỏ vào. 3.5.2. Mạ Mạch đa hài phi ổn cơ cơ bbản. .Sơ đồ đồ a.Sơ Thông thườ ng, ng, mạch đa hài phi ổn là mạch đối x ứng nên hai Transistor có cùng tên ở , tụ điện có cùng tr ị số. và các linh kiện điện tr ở động : b.Nguyên lý hoạ hoạt động Tuy là hai Transistor cùng tên, các linh kiện cùng tr ị số nhưng không thể giống nhau một cách tuyệt đối. Điều này sẽ làm cho hai Transistor mạch dẫn điện không bằng nhau, khi mở điện sẽ có một Transisitor dẫn điện mạnh hơ n và một Transisitor dẫn điện yếu hơ n. n. Nhờ tác dụng của mạch hồi tiế p dươ ng ng từ cực C2 về cực B1 và từ cực C1 về cực B2 sẽ làm cho Transistor dẫn mạnh hơ n tiến dần đến bão hòa, Transistor dẫn điện yếu hơ n tiến dần đến ngưng dẫn. Giả thiết T1 dẫn điện mạnh hơ n, n, tụ C1 nạ p điện qua RC2 làm cho dòng IB1 tăng cao nên T1 tiến đến bão hòa. Khi T1 bão hòa, dòng IC1 tăng cao và VC 1 ≈ VCE sat ≈ 0,2V,tụ C2 xả điện qua RB2 và qua T1. Khi tụ C2 xã điện, điện áp âm trên t ụ C2 đưa vào cực B2 làm T2 ngưng ( hình 3.21) Thờ i gian ngưng dẫn của T2 chính là thớ i gian tụ C2 xả điện qua RB2. Sau khi t ụ C2 xả song, cực B2 lại đượ c phân cực nhờ RB2 nên T2 dẫn bão hòa làm VC2 =VCE sat ≈ o,2V. điều Điều này làm t ụ C1 xả điện qua RB1 và điện áp âm trên tụ C1 đưa vào cực B1 làm cho T1 ngưng. Lúc đó tụ C2 lại nạ p điện qua RC1 làm cho dòng IB2 tăng cao và T2 bão hòa nhanh. Thờ i gian ngưng dẫn của T1 chính là thờ i gian tụ CC1 xả điện qua RB1. Sau khi t ụ C1 ở lại tr ạng thái dẫn bão hòa xả điện xong, cực B 1lại đượ c phân cực nh ờ RB1 nên T1 tr ở như tr ạng thái gỉa thiết ban đầu. Hiện tượ ng ng này đượ c lặ p lại tuần hoàn . ở các chân: c. Dạ Dạng sóng ở các Xét cực B1 khi T1 bão hòa VB ≈ 0,8V. Khi T1 ngưng cho tụ C1 xả điện làm cực B1 có điện áp âm ( khoảng- VCC ) và điện áp âm này giảm dần theo hàm số mũ. Xét cực C 1 : khi T1 bão hòa VC1 ≈ 0,2V, khi T1 ngưng VC1 ≈ +VCC . Dạng sóng raở cực C là dạng sóng vuông. Hình 3.23. Tươ ng ng tự khi xét cực B2 và cực C2 .Dạng sóng ở hai cực này cùng dạng vớ i dạng sóng ở cực B1 và C, nhưng đảo pha nhau. Chu k ỳ của tín hiệu hình vuông là:



T= t1+t2. Trong đó: • t1 là thờ igian igian tụ C1 xả điện qua RB1 từ điện áp –VCC lên nguồn +VCC nên điện áp tức thờ i của tụ ( lấy mức –VCC làm gốc ) là: −

t1

VC1(t) = 2VCC. e Thờ i gian để tụ C1 xả qua RB1 từ –VCC lên 0V cho bở i công thức: VCC = 2VCC. e Suy ra:

−

e

−

R B1 .C1

t1 R B1 .C1

t1 R B1 .C1

=2 t1

⇒

R B1

= Ln2

t1 = RB1 .C1 Ln2 ≈ 0,69RB1.C1 Tươ ng ng tự, thờ i gian t2 để tụ C2 xả điện qua RB2 từ –VCC lên 0V là: t2 ≈ 0,69RB2.C2 Chu k ỳ dao động là: T= t1+t2 = 0,69 ( RB1.C1 + RB2.C2 ) Trong mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có : RB1 = RB2= RB VB1 C1 = C2 = C 0,8v Chu k ỳ dao động là: T = 2 x 0,69RB.C = 1,4 RB.C -Vcc Tần số của xung vuông là: ⇒

f =

1 T

=

1 0,69(R B1 .C1 + R B2 .C 2 )

Nếu là mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có : f =

1 T

=

VC1

t C1 xả

t1

+Vcc

1 1,4R B .C

d. Thiế Thiết k ế mạch : VB2 Thiết k ế mạch đa hài phi ổn theo các thông số k ỹ 0,8v thuật sau VCC = 12V, dòng điện tải qua cực là IL = 0,8v 10mA transistor có β =100 tần số dao động là f = -Vcc 1000 Hz. Bài gi ải

t t C1 xả t2

VC2 Mạch đa hài phi ổn là loại đối xứng có sơ đồ như mạch đa hài cơ bản ( hình 3.21 và hình 3.22) +Vcc ở RC : -Tính điện tr ở Khi transistor chạy bão hòa sẽ có: t VC =VCEsat ≈ 0,2V IC = IL = 10mA Hình 3. 23. Dạ D ạng sóng ở các ở các chân. Điện tr ở ở RC đượ c tính theo công thức:

RC =

VCC − VCEsat IC

=

12 V − 0,2 V ≈ 1,2 KΩ 10mA

ở RB -Tính điện tr ở Để transistor chạy bão hòa sâu thườ ng ng chọn hệ số bão hòa sâu là K = 3.


Ta có : IB = K

IC

β


= 3.

10mA = 0,3mA . 100

Điện áp phân cực cho transistor chạy bão hòa là VB = VBEsat = 0,8V.

RB1 = RB2 =

VCC − VBEsat IB

12 V − 0,8 V = 37 K Ω. = 0,3mA

Chọn tr ị số tiêu chuẩn là: RB = 39K Ω. -Tính tr ị số tụ C: Từ công tính thức tần số của mạch đa hài phi ổn đối xứng là: f =

1 1,4R B .C 1

Suy ra: C =

1,4R B .f

=

1 3

1,4.39.10 .10

3

= 0,018µF

đổi tầ 3.5.3. Mạ Mạch phi ổn thay đổi tần số số : đồ mạch a. Sơ Sơ đồ Từ công thức tính tần s ố của mạch đa hài phi ổn định cho thấy tần s ố dao động có thể ở RB hay thay đổ giá tr ị tụ điện C. thay đổi bằng cách thay đổi tr ị số điện tr ở ở VR để thay tr ị số RB như hình 3.23. Thông thườ ng ng ngườ i ta dùng biến tr ở động: b. Nguyên lý hoạ hoạt động: ở VR là phần điện tr ở ở phân cực chung cho hai cực B của hai transistor. Điều Biến tr ở ở VR sẽ không làm thay đổi nguyên lý hoạt kiện của mạch là khi điều chỉnh biến tr ở động của mạch , khi dẫn điện transistor vẫn phải ở tr ạng thái bão hòa. ở VR sẽ làm thay đổi tr ị số điện tr ở ở RB1 và RB2 trong khoảng : Khi điều chỉnh biến tr ở RB1max =R 1 + VR hay RB2min = R 2 + VR RB1min = R 1 hay RB2min = R 2 Giớ i hạn trên sẽ cho ra khoảng tần số mà mạch dao động có thể cho ra đượ c. c. c. Thiế Thiết k ế mạch : Giả thiết mạch đa hài phi ổn đượ c thiết k ế trong phần trên có tần số điều chỉnh đượ c từ fmin = 500Hz đến fmax = 1500Hz thì phần tính toán đượ c giải theo trình tự sau: *. Đầu tiên ta giả thiết mạch dao động đa hài phi ổn có tần s ố dao động không đổi là tần số trung bình của fmin và fmax : f =

f min + f max

2

=

500Hz + 1500Hz = 1000Hz 2

ở về dạng thiết k ế mạch đa hài phi *. Vớ i tần số không đổi là f = 1000Hz bài toán đã tr ở ổn cơ bản như trên và ta đã có đã có k ết quả: RC = RC1= RC2 = 1,2K Ω RB = RB1= RB2 = 39K Ω C = C1 = C2 =0,018µF ở RB để *. Sau khi có k ết quả trên ta giữ tr ị số tụ C không đổi và thay tr ị số điện tr ở thay đổi tần số f.

Ta có: Suy ra:

f = RB

1

1,4R B .C 1 = 1,4f .C

ườ ng Tr ị số RB tỉ lệ nghịch vớ i tần số f nên ta có hai tr ườ ng hợ p : Tần số làfmin khi RBmax. Tần số làfmax khi RBmin. -



ở RB. * Tính tr ị số điện tr ở R B max =

=

1,4f min C

1

1 = 80KΩ . 1,4.500.0,018.10 −6

1 = 80KΩ 1,4f min C 1,4.500.0,018.10 −6 1 1 = = = 27KΩ . 1,4f max C 1,4.1500.0,018.10 −6

R B max = R B min

1

=

Trong phần nguyên lý ta có: RBmin = R 1= R 2 = 27k Ω RBmax = R 1 + VR = R 2 + VR = 80K Ω VR = RBmax - RBmin = 80K Ω - 27k Ω = 53K Ω ở VR = 50K Ω theo tiêu chuẩn. Chọn biến tr ở ơ đồ mạch hình 5.24 là mạch đa hài phi ổn thay đổi tần số đượ c thiết k ế. Sơ đồ * Kiểm tra điều kiện bão hòa. Điều kiện của mạch đa hài phi ổn la khi dẫn điện phải ở ở VR sẽ làm thay đổi RB vàdòng điện IB nên tr ạng thái bão hòa. Khi thay đổi biến tr ở cần kiểm tra lại tr ạng thái dẫn của transistor khi có RBmax. Ta có :

I B max =

VCC − VBEsat R B max

12 V − 0,8 V = = 0,14mA 80KΩ

Do dòng điện IC = 10 vớ i β =100 thì ở tr ạng thái khuếch đại ta có: IB =

IC

β

=

10mA = 0,1mA 100

Dòng điện IBmin = 0,14mA vẫn lớ n hơ n IB =0,1mA nên vẫn đảm b ảo transistor ườ ng dẫn điện bão hòa. Tr ườ ng hợ p không đạt điều kiện này thì phải chọn transistor cóβ lớ n hơ n hay dùng transistor ráp kiểu Darlington. đổi chu trình làm việ 3.5.4. Mạ Mạch thay đổi việc. Trong chươ ng ng 1 khái niệm cơ bản về k ỹ thuật xung, phần các thông số của tín hiệu xung có khái niệm về chu k ỳ T của tín hiệu xung là: T = ton + tof Trong đó ton là thờ i gian tín hiệu xung có điện áp cao tof là thờ i gian xung có điện áp thấ p. Từ khái niệm trên ngườ i ta đưa ra hai khái niệm khác là độ r ỗng Q và hệ số đầy η của xung. Độ r ỗng của xung đượ c tính theo công thức: Q=

T t on

Nghịch đảo của độ r ộng xung là hệ số đầy đượ c tính theo công thức: t on T

Hệ số đầy còn đượ c g ọi tên bằng một khái niệm k ỹ thuật khác là chu trình làm việc D (Duty Cycle) Như vậy :

D=

t on T

100%



Trong mạch dao động đa hài phi ổn ối xứng ta có thờ i gian xả của tụ C1 bằng thờ i gian xả của tụ C2 nên: t1 = t2 ⇒ ton = toff =

1 T 2

Chu trình làm việc của mạch đa hài đối xứng là: D=

t on T

100% = 50%

Để thay đổi chu trình làm việc D ngườ i ta phải thay đổi ton hoặc toff nhưng phải gi ữ nguyên chu k ỳ T.

a. Sơ Sơ đồ việc : đồ mạch thay đổi đổi chu trình làm việ ở VR dùng để thay đổi chu trình làm việc D. Mạch điện hình 5.25 có biến tr ở VR =R 1 + R 2. Điện tr ở ở R là phần điện tr ở ở RB dùng chung cho cả hai transistor. Ta có : RB1 = R + R 1.1. RB2 = R + R 2. ở theo hướ ng Khi điều nchỉnh biến tr ở ng tăng tr ị số R 1 sẽ làm giảm tr ị số R 2 và ngượ c l ại. Điều này có ngh ĩ a là khi RB1 tăng thí giảm tr ị số RB2 và ngượ c lại. Ta vẫn có thờ i gian xả của hai tụ C1 và C2 tính theo công thức sau: t1 = 0,69RB1 .C1 = 0,69 (R+ R 1) C1 t2 = 0,69RB2 .C2 = 0,69 (R+ R 2) C2 Giả thiết C1=C2=C ta có chu k ỳ T của tín hiệu xung vuông là: T = t1 + t2 = 0,69 (R+ R 1) C1 + 0,69 (R+ R 2) C2 T = 0,69 [(R+ R 1) + (R+ R 2)] C T = 0,69 [(R+ R 1) + (R+ R 2)] C T = 0,69 (2R+ R 1 + R 2) C T = 0,69 (2R+ VR) C ở VR sẽ làm không thay đổi chu k ỳ T tức là giữ nguyên Như vậy, khi điều chỉnh biến tr ở tần số f mà chỉ làm thay đổi thờ i gian t1, t2 tức là thờ i gian ton, toff sẽ làm thay đổi chu trình làm việc D. b. Nguyên lý thiế thiết k ế: ở VR là phần điện tr ở ở phân cực chung cho Biến tr ở ở hai cực B của hai transisto. Khi điều chỉnh biến tr ở đúng vị trí giữa điện tr ở ở phân cực cho hai transistor bằng nhau là: R B1

1 = R B2 = R + R 1 = R +R 2 = R + VR 2

+VCC

R RC

RC1

C2

VR

C1

ở VR sang phải hay sang Khi thay đổi v ị trí của bi ến tr ở T1 T2 ở phân cực RB1, giảm điện tr ở ở trái làm tăng điện tr ở phân cực RB2 và ngượ c lại. Khi RB1 cực tiểu thì RB2 cực đại và ngượ c lại Hình 3.25: M ạch thay đổ i chu trình Ta có : RB1min = RB2min = R RB1max = RB2max = R +VR Giả thiết mạch đa hài phi ổn đượ c thiết k ế trong phần trên có tần số dao động là 1000Hz nhưng chu trình làm việc thay đổi đượ c từ 40% đến 60% thì phần tính toán đượ c giải theo trình tự sau:



* Đầu tiên ta giả thiết mạch dao động đa hài phi ổn có tần số là f = 1000Hz và chu trình làm việc không đổi là 50% ( mạch phi ổn đốùi xứng). ở về dạng thiết k ế mạch cơ bản như trên và đã có k ết quả: * Vớ i giả thiết bài toán đã tr ở RC = RC1= RC2 = 1,2K Ω R B = RB1= RB2 = 39K Ω ở VR ở vị trí giữa) ( Tr ị số RB trung bình ứng vớ i biến tr ở C = C1 = C2 =0,018µF ở RB1, * Sau khi có k ết quả trên ta giữ tr ị số tụ C không đổi và thay đổi tr ị số điện tr ở RB2 để thay đổi t1, t2 tức là thay đổi chu trình làm việc. Ta chỉ cần tính cho t1 sẽ suy ra tươ ng ng tự cho t2 Từ tần số f = 1000Hz suy ra chu k ỳ T là: T=

1 f

=

1 = 1ms 1000

Khi chu trình làm việc là D = 40% thì thờ i gian t1 là: t1 =

40 T = 0,4ms 100

và t1 = 0,69RB1min .C = 0,4 ms Suy ra: RB1min =

0,4ms = 32,2KΩ 0,69.0,018.10 −6

R = RBmin = 32,2 K Ω (chọn R = 33K Ω) Khi chu trình làm việc là D = 60% thì thờ i gian t1 là: ⇒

t1 =

60 T = 0,6ms 100

và t1 = 0,69RB1max .C = 0,6 ms 0,6ms Suy ra: RB1max = = 48,3KΩ . −6 0,69.0,018.10

⇒ RB1max = R + VR.

Như vậy: VR = RB1max – R = 48,3 K Ω – 33 K Ω = 15,3 K Ω. ở VR = 15 K Ω. Chọn biến tr ở ở các dạ 3.5.5. Mạ Mạch đa hài phi ổn ở các dạng khác. a. Mạ Mạch đa hài phi ổn dùng diode sử sử a dạ dạng sóng: Khi transistor trong mạch phi ổn đổi tr ạng thái từ bão hòa (VC = VCEsat ≈ 0,2V) sang ngưng d ẫn (VC ≈ VCC ) thì điện áp ra không t ăng lên tức th ờ i theo dạng sóng vuông đượ c vì lúc đó tụ C nạ p qua RC làm điện áp ra tăng lên theo hàm số mũ. Thờ i gian điện áp ra tăng lên theo hàm số mũ gọi là thờ i gian hồi phục th. Thờ i gian này tụ thuộc ở RC, th đượ c tính theo công thức: hằng số thờ i gian nạ p của tụ C và điện tr ở th = 3τnạ p = 3RC . C Để sửa chữa dạng sóng ra ngườ i ta dùng hai diod D1-D2 để cách ly các tụ C1-C2 vớ i hai cực C1-C2 Khi T2 ngưng d ẫn t ụ C1 sẽ không nạ p điện qua RC2 vì D2 bị phân cực ngượ c, c, do đón tụ C= sẽ nạ p điện qua RD2 . Như vậy điện áp VC2 sẽ tăng nhanh cho ra dạng sóng vuông. Suy luận tươ ng ng tự cho tụ C2 và điện áp VC1 khi T1 ngưng dẫn.


Biên So ạn: Đào Th ị Thu Thủ y Vcc

V

Rc1

Rd1

D2

th

th

Rb2

Rb1

C2

Rd2

C1

Rc2

D1

t

Hình 3. 26. D ạng sóng vuông do T1 thờ i gian hồi phục.

T2

Hình 3.27. Dùng Diode s ử a d ạng sóng.

b. Mạ Mạch đa hài phi ổn hồ hồi tiế tiếp về về cự c E : Mạch điện hình 5.28 có tụ hồi tiế p C nối giữa hai cực E, trong khi tụ CB loại tụ hóa có tr ị số lớ n sẽ có tác dụng lọc bỏ thành phần xoay chiều xuống mass. Transistor T1 đượ c ráp như kiểu cực B chung nên tín hi ệu cực E và ra ở cực C1. Vcc VCC

Rb

Rc1

Rc2 Rb1

Re1

Rc2

C +

C

Cb

Rb

T2

T1

+

Rc1

+

T2

T1

Re2

Hình 3.28. M ạch phi ổ n hồi ti ế ế p về cự c E.

Rb2

Re

Hình 3.29. M ạch phi ổ n dùng chung Re.

Mạch điện 3.28 chạy theo nguyên lý sau. ở điện, t ụ CB n ạ p nên VB1 = 0V làm T1 ngưng và VC1 tăng cao làm cho Khi mớ i m ở đ T2 bão hòa, dòng IC2 tăng ca. Dòng IE2 sẽ qua RÈ2 làm VE2 tăng, tụ C nạ p điện qua RC2 và RE1. Dòng nạ p vào tụ C làm VÉ1 tăng nên transistor T1 càng dễ ngưng dẫn. Khi tụ C n ạ p đầy thì IE1 ≈ 0 làm VE2 giảm trong khi đó t ụ CB đã n ạ p đầy nên VB1 cao làm làm T1 bão hòa. Khi T1 bão hòa có dòng IC1 qua RC1 nên VC1 giảm làm VB2 giảm và T2 ngưng. Khi T1 bão hòa, T2 ngưng thì điện áp trên tụ C sẽ nối tiế p vớ i điện áp nguồn và tụ C sẽ xả qua RC1 và RE2. Khi tụ C x ả điện qua RE2 sẽ làm VE2 giảm d ần đến m ức đủ nhỏ thì T2 lại dẫn điện tạo dòng điện nạ p vào tụ C nên VE1 lại tăng cao làm T1 ngưng dẫn. ở lại tr ạng thái ban đầu. Hiện tượ ng Mạch đã tr ở ng trên lại tiế p tục và tuần hoàn.



Mạch điện hình 3.29 có tụ C ghép giữa cực C1 và cực B2, mạch hồi tiế p đượ c thực ở RE . Khi mở đ ở điện t ụ C n ạ p nhanh qua RC1hiện nh ờ hai transistor có chung điện tr ở T2-RE làm T2 dẫn và cho ra IE2 qua RE nên VE1 = VE2 tăng cao và làm T1 ngưng. Khi tụ C nạ p đầy làm mất dòng IB2 nên T2 ngưng dẫn. IE2 = 0 làm cho T1 dẫn bão hòa nhờ có cầu phân áp RB1 và RB2. Lúc đó điện áp trên t ụ C nối tiế p vớ i điện áp nguồn sẽ xả qua RB và T1-RE. Sau khi tụ xả xong làm mất điện áp âm đặt vào cực B2 nên T2 ở lại như tr ạng thái ban đầu. dẫn điện tr ở Trong mạch điện hình 3.28 tụ C nạ p điện qua RC2 - RE1 và xả điện qua RC1- RC2. τnạ p= ( RC2 + RÉ1 ).C và τxả = ( RC1+ RÈ2 ) C. Ta có : Nếu mạch đượ c thiết k ế có RC1 = RC2 và RE1 = RE2 thì xung vuông ở ngõ ra là tín hiệu vuông đối xứng. Trong mạch điện hình 3.29 tụ C nạ p qua RC1-RE,xả điện qua RB- RE. τnạ p = (RC1+ RE ) .C và τxả = ( RB + RE ).C Ta có : ở RB thườ ng Do điện tr ở ng r ất lớ n so vớ i RC1 nên xung ra là một tín hiệu vuông không đối xứng . Mạch đa hài phi ổn dùng hai Transistor khác loạ loại: c. Mạ Trong mạch điện hình 4.30 dùng hai Transisitor khác loại để tạo mạch đa hài phi ổn gồm T1 loại NPN và T2 loại PNP . Mạch có nguyên lý làm việc như sau : ở điện T1 dẫn do đượ c phân cực cầu phân thế RB1- RB2 .Lúc đó dòng IC1 làm Khi mở đ giảm điện áp VC1 nên cũng làm giảm VB2. Hiện tượ ng ng này sẽ làm cho T2 cũng đượ c phân cực nên â dẫn điện ( vì T2 là loại PNP) Khi T2 dẫn có dòng IC2 qua RC2 làm VC2 tăng và tụ C nạ p điện qua RE2 – T2 và RB2 xuống mass. Dòng nạ p này qua RB2 làm VB1 tăng và T1 chạy bão hòa kéo T2 bão hòa theo. Khi tụ C nạ p đầy làm mất dòng điện qua RB2 nên VB2 giảm làm T 1 chạy yếu dẫn theo T2 chạy yếu. Lúc đó VC 2 giảm nhỏ do T2 dẫn yếu làm điện áp trên tụ C ghép nối ti ế p vớ i điện áp nguồn và tụ C sẽ xả điện qua RB1 và RC2. Lúc đó điện áp âm trên tụ C sẽ làm VB1 âm, nên T1 ngưng kéo theo T2 ngưng theo. ở lại tr ạng thái ban đầu và hiện tượ ng Khi tụ C xả điện xong thì mạch tr ở ng trên đượ c tiế p diễn liên tục tuần hoàn. Thờ i gian nạ p c ủa t ụ qua ØRE2 va RB2 có tr ị số nhỏ nên ngắn hơ n so vớ i thờ i gian xả của tụ RB1 và RC2. Do đo, tín hiệu xung ra có d ạng xung vuông không đối xứng. d. Mạ Mạch đa hài phi ổn cho ra tầ tần số số thấ p: Mạch đa hài phi ổn cơ bản có công thức tính tần số dao động là: f =

1 1,4R B .C

ườ ng Trong công nghiệ p có những tr ườ ng hợ p cần tạo ra tín hiệu xung bỏ có tần số f r ất thấ p (f<<1Hz) thí dụ: f = 0,01Hz Nói cách khác, xung vuông có chu k ỳ T r ất dài (T>>1gy). Theo công thức trên, để có f r ất th ấ p thí tr ị số RB và tụ C ph ải r ất l ớ n. n. Trong thực t ế ở RB nếu quá tr ị số tụ C loại tụ hóa cũng có mức giớ i hạn không thể quá lớ n, n, điện tr ở lớ n sẽ không thỏa điều kiện bão hòa sâu vì lúc đó dòng IB sẽ nhỏ theo công thức:

IB = K.

IC

β



Để giải quyết cho tr ườ ườ ng ng hợ p trên ta có thể dùng hai transistor ráp kiểu Darlington để có độ khuếch đại dòng lớ n. n. Trong mạch điện hình 4.31, hai transistor T1A-T1B ráp kiểu Darlington, T2A-T2B ráp kiểu Darlington để tạo ra mạch đa hài đối xứng vớ i cách ráp kiểu Darlington thì độ khuếch đại dòng chung cho hai transistor là: βchung = βA βB ( ≈ vài ngàn ÷ vài chục ngàn) Điều kiện bão hòa sâu bây gi ờ sẽ là: IB = K

IC

β Aβ B

Vớ i β chung r ất lớ n thì dòng điện IB sẽ có tr ị số r ất nhỏ và điều này giúp cho vi ệc chọn tr ị số RB có thể lớ n theo công thức: RB =

VCC − 2VBE RB Vcc

Rc1

Rb2 C2 +

Rb1

Rc2 C1

+

T2 T1

T4 T3

Hình 3.28. M ạch phi ổ n có t ần số thấ p



CHƯƠ NG NG 4 CÁC MẠCH DAO ĐỘNG KHÁC 4.1. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG OP-AMP ướ c chúng ta đã khảo sát các mạch tạo xung dùng transistor r ờ ời, i, trong Trong phần tr ướ phần này chúng ta sẽ khảo sát các ứng dụng của OP-AMP trong k ỹ thuật xung. 4.1.1. Mạch lưỡ ng ng ổn (FLIP – FLOP) dùng OP-AMP: Mạch F/F dùng OP-AMP nh ư sơ đồ hình 4.1 có hai +VCC OP-AMP làm việc như hai mạch khuếch đại so sánh. Hai OP-AMP sẽ ở tr ạng thái bão hòa dươ ng ng nếu có: 100K −

Vi+ > Vi ⇒ V0 = +VCC

3

+

6

Vo1=+VC hay ở tr ạng thái bão hòa âm n ếu có: 2 C V Vi− > Vi+ ⇒ V0 = + 0 10 2 K 1 Giả thuyết mạch có tr ạng thái như hình vẽ vớ i V01 = 10 V +VCC và V02 = 0 K 1 V OP-AMP (1) đượ c hồi tiế p từ V02 = 0 về ngõ In 2 1 Vo2=0v ở 10K nên vẫn có : qua điện tr ở 3 − + Vi > Vi và V01 = +VCC ổn định 100K OP-AMP (2) đượ c hồi tiế p từ V01 = +VCC về ngõ In ở 10K (10K << 100K) nên v ẫn có: Vi− > Vi+ qua điện tr ở +VCC V và V01 = 0 ổn định Đây là tr ạng thái ổn định thứ nhất Hình.4.1: M ạch F/F dùng OP-AMP của m ạch F/F, OP-AMP(1) ở tr ạng thái bão hòa d ươ ng ng kích đổ i tr ạng thái bằng xung âm và OP-AMP(2) ở tr ạng thái bão hòa âm. Để đổi tr ạng thái của F/F, cho công t ắc S nối vào ngõ In- của OP-AMP(2) đang bão hòa âm. Lúc ng, V02 = + VCC đó Vi− = 0V và Vi+ > Vi− nên OP-AMP(2) chuyển sang bão hòa d ươ ng, ở hồi t ế p 10K sẽ làm đổi tr ạng thái c ũ OP-AMP(1) từ bão dươ ng qua điện tr ở ng sang bão − hòa âm vì lúc đó OP-AMP(1) có ø Vi > Vi+ . Lưu ý: Điện tr ở ở hồi tiế p phải có tr ị số khá nhỏ so vớ i điện tr ở ở nối ngõ In+ lên nguồn +VCC Công tắc S có điểm chung nối masse +VCC xem như xung âm kích điều khiển F/F. Công tắc điều khiển lên ngu ồn +VCC 100K ở để kích đổi tr ạng thái của qua điện tr ở để 3 6 Vo1=+VCC F/F như xung dươ ng ng kích điều khiển F/F. 2 Vo1 10K ườ ng Tr ườ ng h ợ p này xung dươ ng ng phải đượ c đưa vào + OP-AMP (1) đang bão hòa d ươ ng. ng. Sơ đồ hình là hình 4.3 m ạch F/F dổi tr ạng thái Vo2 bằng xung d ươ ng. ng. 1 2 10K 10 K Như vậy, để đổi tr ạng thái bằng xung d ươ ng. ng. Vo2=0v 3 - Cho xung âm( hay m ức điện thế thấ p) vào ngõ 100K In của OP-AMP đang bão hòa âm. - Cho xung d ươ ng ng (hay mức điện thế cao ) vào +VCC ngõ In của OP-AMP đang bão hòa d ươ ng. ng. Hình 4.3: M ạch F/F hồi ti ế ế p bằng D -

+

+ -

+

4.1.2. Mạch flip-flop hồi tiếp bằng diode: Mạch Flip-Flop hình 4.3 dùng hai diode



D1-D2 để nhận xung kích ở ngõ vào và hai diod D 3-D4 để lấy điện áp hồi tiế p. Giả sử mạch đang có tr ạng thái ổn định như hình vẽ, OP-AMP(1) đang bãohòa dươ ng, ng, V01=+VCC; OP-AMP (2) đang bão hào âm, V01ï =OV. Tr ườ ng hợ p này nếu cho xung âm vào ngõ V 12 của OP-AMP đang bão hòa âm thì ườ ng diode D2 bị phân cực ngượ c nên xung âm không tác động đượ c vào mạchF/F phải cho xung dươ ng ng vào ngõVi 1 của OP-Amp đang bão hòa dươ ng. ng. Lúc đó, diode D 1 đượ c phân cực thuận sẽ cho xung d ươ ng ng vào mạch F/F và làm cho m ạch đổi tr ạng thái. Như vậy, khi s ử dụng diode nh ư hình 4.3 thì 2 m ạch F/F chỉ còn một cách kích đổi tr ạng thái là cho xung d ươ ng ng (hay mức điện thế cao) vào ngõ In của OP-AMP (1) đang bão hòa d ươ ng. ng.

4.1.3. Mạch dao động tích thoát: a. Nguyên lý: Mạch điện hình 4.4 là s ơ đồ ơ đồ mạch dao động tích thoát dùng OP-AMP để cho ra tín hi ệu vuông. Sơ đồ ơ đồ có hai mạch hồi tiế p từ ngõ ra về hai ngõ vào. C ầu phân áp RC h ồi tiế p về ngõ In ,cầu phân + áp R 1 –R 2 hồi tiế p về ngõ In .

R +VCC 2

C

3

-

1

+

R1 -VCC

R2

H6-4

Hình 4.4. M ạch phi ổ n hồi ti ế ế p về cự c E.

Để giải thích nguyên lý mạch ta giả sử tụ C chưa nạ p điẹân và OP-AMP đang ở tr ạng + thái bão hòa dươ ng. ng. Lúc này c ầu phân áp R 1 – R 2 đưa điện áp dươ ng ng v ề ngõ In vớ i mức điện áp là : V0 = +VCC Vin+ = + VCC .

R2 R1 + R 2

= VA ( Vin+ > 0V)

Trong khi đó, ở ngõ In- có điện áp tăng dần lên từ 0V, điện áp tăng do t ụ C nạ p qua R theo quy lu ật hàm số mũ vớ i hằng số thờ i gian là τ =R.C Khi tụ C nạ p có Vin− < Vin+ thì OP-AMP vẫn ở tr ạng thái bão hòa d ươ ng. ng. Khi t ụ C nạ p đến mức điện áp Vin− > Vin+ thì OP-AMP đổi thành tr ạng thái bão hòa âm, ngõ ra có V 0 + = -VCC. Lúc này cầu phân áp R 1 – R 2 đưa điện áp âm v ề ngõ In vớ i mức điện áp là: Vin+ = −VCC .

R2 R1 + R 2

= VB ( Vin+ < 0V )

Trong khi đó ở ngõ In- vẫn còn đang ở mức điện áp dươ ng ng vớ i tr ị số: Vin− = + VCC .

R2 R1 + R 2

do t ụ C đang còn nap điện. Như vậy OP-Amp s ẽ chuyển sang tr ạng thái bão hòa âm nhanh cho cạnh vông th ẳng đứng. Tụ C bây giờ sẽ xả điện áp dươ ng ng đang nạ p trên tụ qua R 1 và tải ở ngõ ra xu ống mass.ï Khi t ụ Cõ xả điện áp dươ ng ng đang có thì Vin+ vẫn ở mức điện áp âm nên OP-AMP v ẫn ở tr ạng thái bão hòa âm. Khi t ụ Cõ x ả hết điện áp dươ ng ng sẽ nạ p điện qua R để có điện áp âm đang có do ngõ ra đang ở tr ạng thái bão hòa âm chiều nạ p bây gi ờ ngượ c vớ i chiều dòng điện nạ p trên hình v ẽ. + Khi tụ C n ạ p điện áp âm đến m ức Vin− < Vin+ (ngõ In nhỏ hơ n ngõ In ) thì OP-AMP lại đổi thành tr ạng thái bão hòa d ươ ng ng về ngõ ra có V0 = +VCC.



ở lại tr ạng thái giả thiết ban Mạch đã tr ở tuần hoàn .

đầu và hi ện tượ ng ng trên c ứ tiế p diễn liên tục

b. Dạng sóng ở các chân: Mức giớ i hạn điện áp ngõ ra là: V0max ≈ +VCC V0min ≈ -VCC

Mức giớ i hạn điện áp ở hai ngõ vào là: VA = + VCC .

Vin-

VA

R2

t

R1 + R 2

VB = −VCC .

VB

R2 R1 + R 2 -

Dạng điện ở ngõ vào In là dạng tan giác. Th ờ i gian điện áp ở ngõ vào In- tăng t ừ VB lên VA là OP-ANP ở tr ạng thái bão hòa d ươ ng, ng, Thờ i gian điện áp ở ngõ vào In giảm từ VA xuống VB là OP-ANP ở tr ạng thái bão + hòa dươ ng. ng. Dạng điện áp ở ngõ In và ngõ ra là tr ạng thái xung vuông đối xứng. Chu k ỳ của tín hiệu đượ c tính theo công th ức T = 2R.CLn

Vin+

VA

t VB V0

Vcc

R 1 + 2R 2

t

R1

Suy ra tần số của tín hiệu xung công thức f =

đượ c tính theo

-Vcc Hình 4.5. D ạng sóng ở các chân.

1 T

ườ ng Tr ườ ng hợ p đặc biệt : R 1 = 2R 2 ⇒ T = 2.R.CLn2 (LN2 = 0,69) =2.R.C.0,69 ⇒f=

R 1 = R 2

1 2.0,69.R.C

≈

1 1,4.R.C

⇒ T = 2.R.CLn3 (LN3 = 1,1) =2.R.C.1,1 ⇒

f =

1 2,2.R.C

c. Mạch đổi tần số: Theo công thức tính chu k ỳ và t ần số dao động như trên ta có thể đổi t ần số dao động bằng các phươ ng ng pháp sau: Thay đổi tỉ số của cầu phân thế trong mạch hồi tiế p chươ ng ng ( R 1 và R 2 ) ở R hay tụ C trong mạch hồi tiế p âm. Thay đổi tr ị số điện tr ở Tần số của mạch dao động tính thoát hình 6-6 đượ c tính theo công th ức: T= 2 (R+ VT 1) .CLn

R 1 + 2( R 2 + VR 2 ) R1

d. Mạch đổi chu trình làm việc: ơ đồ mạch dao động tích thoát cơ bản dùng OP-AMP, t ụ C nạ p điện và xả điện Trong sơ đồ đều qua điện tr ở R nên hằng s ố thờ i gian nạ p và xả bằng nhau. Điều này có ngh ĩ a là t r ở thờ i gian xung vuông có điện áp cao và thờ i gian xung vuông có điện áp thấ p dài bằng nhau. Xung vuông ra là xung không đối xứng có chu trình làm vi ệc là D = 50%.



Để thay đổ chu trình làm vi ệc, mạch dao động tích thoát có sơ đồ ơ đồ như hình 4.47, bi ến ở VR sẽ làm thay đổi thờ i gian nạ p và thờ i gian xả của tụ theo hai hướ ng tr ở ng ngượ c nhau,nên t ăng thờ i gian nạ p sẽ làm giảm thờ i gian xảvà ngượ c lại ở R, biến tr ở ở VR ( phàn dướ i ) Khi tụ C nạ p điện áp dươ ng ng từ ngõ ra sẽ nạ p qua điện tr ở và qua diode D 2. Khi tụ C x ả điện áp dươ ng ng và sau đó n ạ p điện áp âm s ẽ xả qua R< biến tr ở ở VR ( phần trên ) và qua diode D 1. ở VR chỉ làm thay đổi chu trình làm việc mà vẫn giữ nguyên Khi điều chỉnh biến tr ở tần số dao động. 4.1.4 Mạch tạo xung vuông và tam giác: Mạch dao động tích thoát cơ bản t ạo xung đối x ứng ở ngõ ra. Nếu k ết h ợ p m ạch tích phân tích c ực dùng OP-AMP thì mạch có thể cho ra xung tam giác.

R5 R

C2 +VCC

+VCC R3 2 3

-

1

2

+

1

3

R1 C1

-

1

1

+

2

2 -VCC

VR1

Vo1

VR2

Vo1

R4 -VCC R2

3 3

Hình 4.8: Mạch tạo xung vuông và tam giác OP-AMP (1) là mạch dao động tích thoát để tạo xunh vuông theo nguyên lý trên. ở VR 1 để thay đổi biên độ ngõ ra Xung vuông đượ c lấy trên biến tr ở OP-AMP (2) là mạch tích phân tích c ực nhận xung vuông t ừ ngõ ra của OP-AMP(1) đổi thành dạng xung tam giác.Xung tam giác đượ c lấy trên biến tr ở ở VR 2 để thay đổi biên độ ngõ ra.

4.2. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG VI M ẠCH 555. Vi mạch định thì 555 là m ạch tích hợ p Analog – Digital nên có nhiều tác giả xế p vào một ch ươ ng ng trong giáo trình M ạch t ươ ng ng t ự, có nhiều tác giả lại x ế p vào một ch c hươ ng ng trong giáo trình M ạch số Vi mạch định thì 555 và h ọ của nó đượ c ứng dụng r ất ộng rãi trong thực tế ,đặc biệt ĩ nh trong l ĩ nh v ực điều khiển vì nếu k ết h ợ p v ớ i các linh kiện RC thì nó có th ể thực hi ện nhiều chức năng như định thì,tạo xung chu ẩn ,tạo tín hiệu kích hay điều khi ển các linh kiện bán dẫn công su ất như Transistor,SCr,Triac… Transistor,SCr,Triac… Do đó chúng tôi x ế p Vi mạch định thì 555 là một chươ ng ng trình ″ K ỹ thuật xung”. ơ đồ chân và cấu trúc: 4.2.1. Sơ đồ Vi mạch 555 đượ c chế tạo thông d ụng nhất là dạng vỏ Plastic như hình vẽ 4.9 Chân1: GND (n ối đất) Chân2: Trigger Input (ngõ vào xung n ảy) Chân3: Output ( ngõ ra) Chân4: Reset (hồi phục) Chân5: Control Voltage ( điện áp điều khiển) Chân6: Threshold (Th ềm –ngưỡ ng) ng) Chân7: Dirchage ( xả điện)

8

5

NE555

1

2

3

4 4



Chân8: +VCC ( ngu ồn dươ ng) ng) ở thực hiện chức năng Bên trong vi mạch 555 có h ơ n 20 Transistor và nhi ều điện tr ở như trong hình 4.10 g ồm có:

8 5K

6 3

2/3 VCC

2

5 5K

1/3 VCC

3 2

5K

+ -

+

NOT

6

R 6

OUT PUT

F/F

3

S

-

T2

7

1 T1

3

2 1

2

V r =1,4V

4

Hình 4.10 Cấu trúc của IC 555.

ở 5K Ω nối từ nguồn =UCC xuống mass cho ra 2 1)-Cầu phân àp g ồm 3 điện tr ở áp thế chuẩn là 1/3 UCC và 2/3 UCC . 2)-OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n nhận điện áp chuẩn 2/3 + UCC còn ngõ I n thì nối ra ngoài chân 6. Tùy thu ộc điện áp của chân 6 so v ớ i điện áp chuẩn 2/3 UCC mà OP-AMP (1) có điện áp mức cao hay thấ p để làm tín hiệu R (Reset) điều khiển Flip-Flop(F/F). Flip-Flop(F/F). + 3)-OP-AMP(2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ I n nhận điện áp chuẩn 1/3 UCC còn ngõ I n thì nối ra ngoài chân 2. Tùy thu ộc điện áp chân 2 so vớ i điện áp chuẩn 1/3 UCC mà OP-AMP (2) có áp thế ra mức cao hay thấ p để làm tín hiệu S (Set) điều khiển Flip –Flop (F/F). 4)-Mạch Flip-Flop (F/F) là loại m ạch l ưỡ ng ng ổn kích một bên. Khi chân Set (S) có điện áp cao thì điện áp nầy kích đổi tr ạng thái của F/f là ngõ Q lên m ức cao và ngõ Q của xuống mức thấ p. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấ p thì mạch F/F không đổi tr ạng thái. Khi chân Reset ® có điện áp cao thì điện áp nầy kích đổi tr ạng thái. Khi chânReset (R ) có điện áp cao thì điện áp nầy kích đổi tr ạng thái của F/f làm ngõ Q lên mức cao và ngõQ xu ống m ức th ấ p. Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấ p thì mạch F/F không đổi tr ạng thái. 5)-Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng c ấ p cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo có ngõ vào là chân Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấ p (≈0v) và ngượ c tại khi Q ở mức thấ p thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện ápcao (≈UCC ) . 6)- Transistor T1 có chân e nối vào 1 điện áp chuẩn khoảng 1,4 V và lo ại Transistor. PNP nên khi c ực b nối ra ngoài b ở i chân 4 có điện áp cao hơ n 1,4V thì T 1 ngưng dẫn nên T1 không ảnh hưở ng ng đến hoạt động của mạch khi chân 4 có điện tr ở ở tr ị số nhỏ thích hợ p nối mass thì T1 dẫn bão hòa đồng thờ i làm mạch OUTPUT c ũng dẫn bão hòa và ngõ ra xu ống thấ p. Chân 4 đượ c gọi là chân Reset có ngh ĩ a là nó Reset IC



555 bất chấ p tình tr ạng ở các ngõ vào khác, do đó chân Reset dùng để k ết thúc xung ra sớ m khi cần. Nếu không dùng ch ức năng Reset thì nối chân4 lê UCC để tránh mạch bị Reset do nhiễu. 7)- Transistor T2 là Transistor có cực C để hở nối ra chân7 (Discharge =xả ). Do cực Bượ c phân c ực bở i mức điện áp ra Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì T2 bão hòa và cực C của T2 coi như nối mass, lúc đóngõ ra chân 3 c ũng ở mức thấ p. Khi Q

ở mức thấ p thì T2 ngưng d ẫn cực Cc ủa T 2 bị hở , lúc đó ngõ ra chân 3 có điện áp cao. Theo nguyên lý trên cực C c ủa T2 ra chân 7có thể làm ngõ ra phụ có mức điện ơ đồ cấu trúc bên trong c ủa IC áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4. Hình 4.10 là s ơ đồ ơ đồ chức năng. 555 vẽ theo kiểu sơ đồ

4.2.2. Các mạch dao động. +VCC=12V a. Mạch phi ổn cơ bản. Sơ đồ mạch hình 4.11 là ứng dụng của IC 555 là mạch đa hài phi ổn để tạo xung vuông. R96 Trong mạch chân ngưỡ ng ng ( Threshoide ) s ố 6 đượ c Ra 8 4 nối vớ i chân nảy (Trigger) số 2 nên hai chân này có 7 Rb chung điện áp là điện áp trên t ụ C để so vớ i điện áp 6 555 3 chuẩn 2|3 VCC và 1|3 VCC bở i OP- AMP (1) và 2 OP- AMP (2). Chân 5 có t ụ nhỏ, 01 nối mass để lọc R=1,2K 1 5 nhiều tần số cao có thể làm ảnh hưở ng ng điện áp C chuẩn 2/3 VCC. .01 Chân 4 nối nguồn + VCC nên không dùng ch ức năng Reset, chân 7 x ả điện đượ c nối vào giữa 2 điện ở RA và RB tạo đườ ng tr ở ng xả điện cho tụ. Ngõ ra chân ở giớ i hạn dòng 1,2 K và Led để biểu thị Hình 4.11: M ạch đa hài phi ổn 3 có điện tr ở ườ ng mức điện áp ra – ch ỉ có thể dùng trong tr ườ ng h ợ p tần số dao động có tr ị sô thấ p từ 20HZ tr ở ở xuống thì ở tần số cao hơ n 40HZ tr ạng thái sang + t ắt của Led khó có th ể nhận biết bằng mắt thườ ng. ng. Để phân tích nguyên lý c ủa mạch cần phối hợ p mạch ứng dụng hình 4.51 và s ơ đồ ơ đồ cấu trúc hình 4.52 Khi mớ i đóng điện tụ C bắt đầu nạ p từ OV lên nên: + -OP-AMP (1) có VI < VI nên ngõ ra có V 01 = mức thấ p, ngõ R= 0 (m ức thấ p) + - OP-AMP (2) có VI > VI nên ngõ ra có V 02 = mức cao , ngõ S=1(mức cao ) Mạch F|F có ngõ S=1 nên Q =1 và Q = 0 . Lúc đó ngõ ra chân 3 có V 0 ≈ VCC (Do qua mạch đảo ) làm Led sáng . Transistor T2 có VB2 = 0 do Q =0 nên T2 ngưng dẫn để tụ C đượ c nạ p điện Tụ C nạ p điện qua RA và RB vớ i hằng số thờ i gian khi n ạ p là: τ nap = ( R A + R B )

Khi điện áp trêntụ tăng đến mức 1/3 VCC thì OP-AMP (2) đổi tr ạng thái, ngõ ra có V02 = mức thấ p, ngõ S = 0 ( mức thấ p ). Khi S xuốmg mức thấ p thì F|F không đổi tr ạng thái nên điện áp ngõ ra v ẫn ở mức cao, Led v ẫn sáng . Khi điện áp trên t ụ tăng đến m ức 2|3 VCC thí OP-AMP (1) d ổi tr t r ạng thái, ngõ ra có V01 = mức cao, ngõ R = 1. Mạch F|F có ngõ R= 1 nên Q= 1.Lúc đó ra chân 3 có V0 ≈ 0V làm Led tắt. Khi ngõ Q=1.sẽ làm T2 dẫn bão hòa và chân 7 n ối mass,làm tụ C không n ạ p tiế p điện áp đượ c



mà phải x ả điện qua RB và Transistor T2 xuống mass. Tụ C x ả điện qua RB vớ i h ằng số thờ i gian là: τxả =RB . C Khi điện áp trên t ụ – t ức là điện áp chân 2 và chân 6- gi ảm xu ống d ướ i 2/3 VCC ở lại tr ạng thái cũ là V01 = mức thấ p, ngõ R = 0. Khi R xuống thì OP-AMP(1) đổi tr ở mức thấ p thí F|F không đổi tr ạng thái nên điện áp ngõ ra v ẫn ở mức thấ p, Led vẫn tắt. Khi điện áp trên t ụ giảm xuống đến mức 1/3 VCC thì OP-AMP(2) lại có VI+ > VI- nên ngõ ra có V02 = mức cao, ngõ S 1 = 1.Mạch F|F có ngõ S=1 và Q = 0 , ngõ ra chân 3 qua mạch đảo có V0 ≈ + VCC làm Led lại sáng, đồng thờ i lúc đó T2 mất phân cực do ở lai Q = 0 nên ngưng d ẫn và chấm d ứt giai đoạn xả điện c ủa tụ. Như vậy m ạch đã tr ở tr ạng thái ban đầu và tụ lại nạ p điện t ừ mức 1/3 VCC nên đến 2/3 VCC , hi ện t ưọng này sẽ tiế p diễn liên tục và tuần hoàn. ở điện tụ C sẽ nạ p điện t ừ 0V lên 2|3 VCC r ồi sau đó t ụ xả điện Lưu ý: Khi mớ i m ở đ là 2/3 VCC xu ống 1/2 VCC ch ứ không x ả xuống 0v. Những chu k ỳ sau tụ sẽ nạ p t ừ 1/3VCC lên 2/3 chứ không nạ p từ 0v nữa. Thờ i gian tụ nạ p là thờ i gian V0 ≈ + VCC , Led sáng. Th ờ i gian tụ xả là thờ i gian V0 ≈ 0v , Led tắt. Thờ i gian nạ p và xả tụ đượ c tính theo công th ức: Thờ i gian nạ p : tnạ p =0,69. τnạ p : tnạ p = 0,69 .( RA + RB ) C Thờ i gian xả : txả = 0,69.τxả .txả = 0,69 . RB . C Điện áp ở ngõ ra chân 3 có d ạng hình vuông v ớ i chu k ỳ là: T = tnạ p +txả T = 0,69 ( RA + 2RB ) C Do thờ i gian nạ p và thờ i gian xả không b ằng nhau ( tnạ p > txả ) nên tín hi ệu hình vuông ra không đối xứng. Tần số của tín hiệu hình vuông là: f =

1 T

=

1 0,69(R A + 2R B )C

b. Mạch phi ổn đối xứ ng ng : Trong mạch phi ổn cơ bản , do thờ i gian nạ p và thờ i gian xả của tụ không b ằng nhau nên dạng điện áp ở ngõ ra không đối xứng. Ta có : tnạ p =0,69 ( RA + RB ) .C .txả = 0,69 RB .C Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối xứng ngườ i ta có thể thực hiện bằng nhi ều cách ở RA có tr ị số r ất nhỏ so vớ i RB thì lúc đó sai số giữa Cách thứ 1: Chọn điện tr ở tnạ p và txả coi như không đáng k ể. Điều này khó th ực hiện nếu làm việc ở tần số cao. Điện tr ở ở RA có tr ị số tối thiểu khoảng vài K Ω thì RB ph RB phải có tr ị số r ất lớ n khoảng vài ở này thì tần số dao đông không th ể cao đượ c. tr ăm K Ω. Vớ i các tr ị số điện tr ở c. Cách thứ 2 : Dùng Diode D ghép song song RB theo chi ều hướ ng ng xuống như hình vẽ 4.12 khi có Diode D, th ờ i gian t ụ C nạ p làm Diode D đượ c phân cực thuận có điện tr ở ở r ất nhỏ nên coi như nối tắt RB. Thờ i gian nạ p điện của tụ đượ c tính theo công thức : tnạ p 0,69 ≈ RA . C Khi tụ C xả điện thi Diode đượ c phân cực ngượ c nên t ụ vẫn xả điện qua RB. Th ờ i gian xả điện của tụ đượ c tính theo cong th ức : txả = 0,69 RB .C Nếu chọn tr ị số RA b RA bằng RB thì m ạch sẽ tạo ra tín hiệu hình vuông đối xứng .


Biên So ạn: Đào Th ị Thu Thủ y +VCC +VCC

8

RA

4

7

8

RA

4

7 6 3

RB

6

2

3

RB

2

R

1

5

R

1

5

C .01 .01

C

Hình 4.12a

Hình 4.12b. ở Thật ra trong mạch điện hình 4.12a khi t ụ nạ p dòng điện phải qua RA và đện tr ở thuận của Diode nên thờ i gian nạ p vẫn lớ n hơ n thờ i gian xả một ít. Để cho tín hi ệu thật đối xứng thì ghép thêm Diode n ối tiế p vớ i điện tr ở ở RB như hình 4.12b, nh ư vậy cả hai ườ ng tr ườ ng hợ p nạ p và x ả đều có Diode. Điều kiện của hai mạch trên là RB ph RB phải có tr ị số khá lớ n so v ớ i điện tr ở ở thuận của Diode. c. Mạch phi ổn điều chỉnh tần số và chu trình làm việc: Hai yêu cầu thườ ng ng có trong thi ết k ế của mạch đa hài phi ổn là: Thay đổi tần số f mà vẫn giữ nguyên chu trình làm vi ệc ( đói xứng ) Thay đổi chu trình làm vi ệc mà vẫn giữ nguyên tần số f. Để có thể thay đổi tần số của tín hiệu hình vuông ra mà v ẫn có tín hi ệu đối xứng thì hai điện tr ở RB phải đượ c điều chỉnh sao cho cùng t ăng hay gi ảm tr ị số. Lúc đó ở RA và RB ph ở VRA và VRB ghép n ối tiế p như trong sơ đồ ơ đồ hình rong mạch điện có thêm hai biến tr ở 4.46a.

Để thay đổi chu trình làm vi ệc – tức là thay đổi tỉ lệ thờ i gian tín hi ệu có điện áp cao và thờ i gian tín hiệu có điện áp thấ p hay là th ờ i gian nạ p và th ờ i gian xả của tụ – ở RA và RB nhưng vẫn giữ nguyên tần số nghiã là chu k ỳ T bằng hằng số, hai điện tr ở ở VRA và VRB giảm cùng một giá tr ị thay đổi. Lúc đó trong mạch có thêm hai bi ến tr ở ơ đồ hình 4.13b nh ưng hai biến tr ở đượ ở đượ c điều chỉnh ngượ c hướ ng ghép nối tiế p như sơ đồ ng +VCC

+VCC

RA

RA

1

1

8

4

2 VR1

2 VR1 3

Vo

V o

555

7

3

3

6

RB

RB

1

1

2 1

5

2

2

VRB

VRB .01

.01

3 3

S

S

C

Hình 4.13a

Hình 4.13b



+Vcc

2. Mạch đa hài đơ n ổn dùng 555: a. Mạch đa hài đơ n ổn cơ bản: Rt

Để có thể phân tích nguyên lý c ủa mạch đơ n ổn một ơ đồ hình cách rõ ràng, dễ hiểu chúng ta s ử dụng sơ đồ ơ đồ hình vẽ mạch áp dụng IC 555 làm 4.14 . Sơ đồ ơ đồ hình 4.48 k ềt hợ p vớ i sơ đồ ơ đồ mạch đơ n ổn , sơ đồ cấu trúc bên trong IC. Trong mạch này chân ng ưỡ ng ng số 6 và chân x ả số 7 đượ c nối vào điểm chung của mạch định thì RTC. Chân nhận xung kích s ố 2 đượ c nối lên nguồn + VCC ở 10K sao cho chân này có điện áp lớ n hơ n qua điện tr ở 1/3VCC.

7

C

6 2

8

4

555 1

+Vcc

Vo 3

5

01

10 K

K K

H Hình 4.14 Đặc điểm của mạch đơ n ổn là khi có xung âm h ẹ p tác động tức thờ i ở ngõ vào Trigger chân hai m ạch sẽ đổi tr ạng thái và t ại ngõ ra chân 3 s ẽ có xung d ươ ng ng ra. Độ r ộng xung ở ngõ ra có thờ i gian dài hay ng ắn tùy thu ộc mạch định thì RTC , sau đó mạch sẽ tr ở ở lại tr ạng thái ban đầu . Nguyên lý mạch đơ n ổn đượ c giải thích như sau : ở điện tụ C nối chân 6 và 7 xu ống masse làm OP- AMP (1) có ngõ In + nhỏ Khi mở đ v + hơ n ngõ In nên ngõ ra V 01 = 0 , ngõ R ở mức thấ p . Lúc đó OP-AMP (2) có ngõ In cũng nhỏ hơ n ngõ In nên ngõ ra V 02 = 0v, ngõ s c ũng thấ p. Mạch F|F có hai ngõ R và S đều ở mức thấ p và nhờ cấu trúc của mạch chi tiết nê F\F có ngõ ra Q ở mức cao , qua mạch đảo ngõ ra chân 3 s ẽ có mức thấ p gần 0v. khi Q ở mức cao ạo phân cực bão hòa cho T2 làm T2 dẫn nối chân 7 xu ống mass, chân 6 c ũng bị nối mass nên t ụ C không n ạ p điện đượ c, c, mạch sẽ ổn định ở tr ạng thái này n ếu không có tác động khác ở bên ngoài . Khi đóng khóa K s ẽ có xung âm kích vào chân Trigger s ố 2 làm OP-AMP (2) đổi tr ạng thái ngõ S lên m ức cao . Mức cao của ngõ S điều khi ển làm F|F đổi tr ạng thái , làm ngõ Q xuống mức thấ p, ngõ ra qua m ạch đảo sẽ tăng lên mức cao và xung d ươ ng ng ra. Lúc đó Q ở múc thấ p nên T2 ngưng dẫn để tụ C nạ p điện qua RT . Trong th ớ i gian tụ C nạ p điện mạch vẫn giữ tr ạng thái này nên ngõ ra ti ế p tục ở ngõ cao . Điện áp nạ p trên t ụ có tr ị số tăng theo hàm s ố mũ và khi điện áp đạt gía tr ị 2|3 VCC thì OP-AMP (1) đổi tr ạng thái,ngõ R t ăng lên mức cao . Ngõ Rcó m ức cao sẽ điều khiển F|F tr ở ở lại tr ạng thái cũ , ngõ Q lên mức cao làm ngõ ra qua m ạch đảo sẽ xuống mức thấ p chấm dứt xung dươ ng ng ra . Đồng thờ i lúc đó T2 đượ c phân cực bão hòa nên chân 7 nối mass làm t ụ C xả điện , mạch sẽ ổn định ở tr ạng thái này cho đến kyi nào có xung âm khác tác diộng vào chân Trigger ( s ố 2 ) Thờ i gia xung dươ ng ng ra tức là thờ i gian nạ p điện từ 0v lên 2|3 VCC đượ c tính theo như sau :



Điện áp nạ p trên t ụ tăng theo hàm s ố mũ là: tx

VC = VCC ( 1- e τ ) Trong đó τ = RT . C Thờ i gian tụ nạ p đượ c điện thế từ 0V lên 2|3 VCC là tx đượ c tính bở i : tx

VC = VCC ( 1 - e τ ) = 2|3VCC tx

Suy ra : ( 11- e ⇒

1 3

τ

)=

tx

= eτ =

2 3

hay là 1 -

2 3

tx

= eτ

1 tx

eτ tx

⇒ eτ =3 Cuối cùng ta có hàm s ố ngượ c của hàm số mũ là Ln. Như vậy : tx = τ . Ln3 ( Ln3 = 1,1 ) tx = 1,1 RT . C Bình thườ ng ng chân 2 ph ải có điện áp lớ n hơ n 1|3 VCC, khi có xung âm thì biên độ xung ph ải làm điện ápchân 2nhỏ hơ n 1|3 VCC . Khi vừa có xung âm ở chân 2 thì ngõ ra b ắt đầu có xung d ươ ng ng và t ụ C bắt đầu nạ p điện Thờ i gian xung d ươ ng ng ra tx không tùy thu ộc độ xung âm ở ngõ vào mà ch ỉ tùy ở thay VR thay cho RT thuộc hằng số thờ i gian τcủa mạch định thì . N ếu dùng bi ến tr ở ta có thể thay đổi độ r ộng xung ra , cách khác là thay đổi tụ C bằng các điện dung có tr ị số khác nhau .

b. Mạch trì hoãn dùng kiểu đơ n ổn . ĩ nh Mạch đơ n ổn đượ c ứng dụng r ất r ộng rãi trong l ĩ nh vực tự động điều khi ển và đặc biệt là mạch trì hoãn. Trong thực tế ngườ i ta không c ần tạo xung điều khiển cho vào chân số 2 ( Trigger ) mà m ạch tự tạo xung khi ở điện ở ngõ ra cũng bắt đầu có xung ra. M ạch điện mở đ ơ đồ mạch tự tạo xung khi m ở đ ở điện. hình 4.49 là s ơ đồ ơ đồ chân số 2 ( Trigger ) đượ c nối đến chân Trong sơ đồ số 6 ( Threshold = th ềm ) nên sẽ có chung điện áp giữa mạch nạ p RT.C để so vớ i hai điện áp chuẩn trong

RT

D R

c

8 6

4

2

3

555 5 1

0.1

Hình 4.15 Mạch trì hoãn kiểu đơ n ổn IC là 1|3 VCC và 2|3 VCC . ở điện tụ C bắt đầu nạ p từ 0v lên nên OP- AMP (2) có ngõ In + Lớ n hơ n ngõ Khi mở đ In nên ngõ ra V 02 ở mức cao, ngõ S c ũng ở mức cao , mạch F|F có ngõ Q ở mức thấ p và ngõ ra c ủa IC có V0 ≈ VCC có ngh ĩ a là tức thờ i có xung ra. Lúc đó OP- AMP (1) + có ngõ In nhỏ hơ n In nên ngõ ra V01 ở mức thấ p, ngõ R c ũng ở mức thấ p. Khi tụ nạ p đir65n áp đến mức 1|3 VCC thì OP-AMP(2) đổi tr ạng thái , ngõ S xuống mức thấ p nhưng mạch F/F c ũng đổi tr ạng thái, ngõ Q tăng lên mức cao làm ngõ ra của IC giảm xuống mức thấ p Vo = 0v và ch ấm dứt xung ở ngõ ra Thờ i gian có xung ra hay độ r ộng xung chính là th ờ i gian tụ C nạ p từ 0v đến 2|3 VCC và cũng đượ c tính theo công th ức: tx = 1,1 RT.C Trong mạch này chân 7 ( Discharge = x ả điện ) để tr ống không n ối vào mạch nạ p RT.



C nên tụ sẽ không x ả điện và mạch sẽ giữ mãi ở tr ạng thái này. Mu ốn có xung ra ti ế p thì phải tắt điện r ồi mở lại. ở RT và tụ C đượ c giớ i hạn trong kho ảng : Tr ị số điện tr ở RT = 10 K Ω ÷ 14 MΩ C = 100pF ÷ 1000 MF Vớ i các tr ị số trên Rt và C, m ạch đơ n ổn có thể cho ra xung có độ r ộng ngắn nhất vài µs đến vài giờ . ở điện r ơ ơ-le Như vậy, khi mở đ - le RY không có điện do V0 ≈ VCC , sau khi ch ấm dứt ơ-le -le RY có điện vì V0 ≈ 0v . khi r ơ ơ -le xung t ức là sau thờ i gian tx thì r ơ -le có điện sẽ đóng hay mở các tiế p điểm để điều khiển mạch khác thườ ng ng là mạch công su ất . Thật ra IC555 và h ọ IC định thì c ủa nó có ứng dụng r ất đa dạng , trong ch ươ ng ng này chỉ giớ i thiệu hai ứng dụng cơ bản nhất của nó là mạch da hài phi ổn và da hài đơ n ổn

c. IC555 giao tiếp vớ i các loại tải: ườ ng IC555 có thể giao tiế p vớ i nhiều loại tải khác nhau và tùy tr ườ ng hợ p mỗi loại tải đều có thể mắc theo 2 cách - Tải đượ c cấ p điện khi ngõ ra có điện áp thấ p . Lúc đó IC sẽ cấ p dòng điện Cho tải theo chiều từ nguồn qua IC r ồi ra tải. Dòng điện tải tr ườ ng hợ p này đượ c gọi ườ ng là I nhận Tải đượ c cấ p điện khi ngõ ra có điện áp cao. Lúc đó IC sẽ cấ p dòng điện ườ ng cho tải theo chiều từ nguồn qua IC r ồi ra tải. Dòng điện tải tr ườ ng hợ p này đượ c gọi là I nguồn.

Vcc

Vcc

8

Vcc

8

T1

TAÛI

T1

555

555

3

3

TAÛI

T2

T2

1

1

Hình 4-16a : Điện áp ra mứ c thấp

Hình 4-17b: Điện áp ra mứ c cao

Khả năng cung c ấ p dòng điện và điện áp c ủa IC555 nh ư sau: * Điện áp ở mức thấ p : Vớ i VCC = 15V . Điện áp V0 chính là U CE khi T2 bão hòa 2

IL = 10mA

⇒ U0 = 0,1v



IL = 50mA ⇒ U0 = 0,4v IL = 100mA ⇒ U0 = 2v IL = 200mA ⇒ U0 = 2,5 * Điện áp ra ở mức cao: Vớ i UCC = 15v . Điện áp U0 chính là UCC - U CE . Khi T1 bão hòa 2

IL = 100mA ⇒ U0 = 13,3v

⇒ U CE = 1,7v

IL = 200mA ⇒ U0 = 12,5v

⇒

2

U CE 2 = 2,5v

* Tải là Led ở ghép nối tiế p vớ i Led để giớ i hạn dòng qua Nếu tải là Led thì ph ải dùng điện tr ở Led Tùy theo cách m ắc tải mà dòng điện qua Led có công th ức tính khác nhau +Vcc

Vcc

+Vcc

8

8

T1

T1

R

555

555

3

3 T2

T2

1

Hình 4-17a: Điện áp ra mứ c thấp

R3 R

1

Hình 4-17b: Điện áp ra mứ c cao



ơ-le -le : * Tải là R ơ ơ -le ơ -le IC 555 có th ể giao tiế p vớ i các loại R ơ -le điều khiển . Các loại R ơ -le này có dòng thườ ng ng nhỏ dướ i 100mA và điện áp cũng thườ ng ng ở mức thấ p như 6v –12v-24v . +Vcc

+Vcc

8

8

T1 T1

555

RY

3

3

555 55 5

T2 T2

1

RY

1

GIAO TRINH KY THUAT XUNG

Recommend Documents