CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN Không chính xác với các thời gian dài: Khi cần tạo các xung dài (thời gian hẹn giờ dài), độ chính xác của IC 555 có thể giảm do sự phụ thuộc vào sai số của các linh kiện ngoài (điện trở và tụ). Ngoài ra, các yếu tố nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của thời gian. Dễ bị nhiễu: IC 555 có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ từ các mạch xung quanh, đặc biệt là trong các ứng dụng nhạy cảm. Việc sử dụng thêm tụ lọc và thiết kế mạch PCB tốt có thể giúp giảm nhiễu, nhưng đây vẫn là một yếu tố cần lưu ý.
Tiêu thụ điện năng ở chế độ nghỉ: IC 555 tiêu thụ điện năng ngay cả khi không hoạt động (mức tiêu thụ nhỏ, nhưng đáng kể trong các ứng dụng tiết kiệm năng lượng như thiết bị chạy pin). Kích thước linh kiện ngoài: Để tạo ra các xung có thời gian dài, cần sử dụng các tụ và điện trở có giá trị lớn, dẫn đến kích thước của mạch trở nên cồng kềnh. Điều này có thể gây khó khăn khi tích hợp vào các mạch có kích thước hạn chế. Khả năng điều chế hạn chế: IC 555 không thể điều chế tần số một cách chính xác khi yêu cầu biến đổi tần số nhanh chóng.
Trong các ứng dụng điều khiển tín hiệu phức tạp, IC 555 có thể không đáp ứng được so với các vi điều khiển hoặc IC chuyên dụng khác. Kết luận: IC 555 là một linh kiện điện tử tuyệt vời cho các ứng dụng tạo xung, hẹn giờ và điều khiển tín hiệu đơn giản với chi phí thấp. Tuy nhiên, trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, tần số cao hoặc thời gian dài, nó có thể không phải là lựa chọn tốt nhất. SO SÁNH VỚI MỘT SỐ IC KHÁC 2.
SO SÁNH VỚI IC 555 IC 556 thực chất là hai IC 555 được tích hợp trong một vỏ. Do đó, nó có cùng các tính năng với IC 555 nhưng tiết kiệm không gian hơn khi cần hai mạch 555 trong một thiết kế. Ưu điểm của IC 556: Tiết kiệm không gian trên bo mạch và số lượng linh kiện khi cần sử dụng nhiều mạch 555. Tiết kiệm điện năng khi so sánh với việc sử dụng hai IC 555 riêng lẻ.
Nhược điểm: Thiết kế phức tạp hơn do cần định tuyến cả hai mạch trong một IC. Không linh hoạt nếu chỉ cần một mạch 555, sẽ lãng phí tài nguyên. SO SÁNH VỚI IC 741 (OP – AMP) IC 741 là một bộ khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier - Op-Amp), có thể dùng để tạo dao động tương tự IC 555, nhưng không tối ưu cho chức năng này. Ưu điểm của IC 741: Linh hoạt, có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau (khuếch đại, tạo dao động, lọc.
Phù hợp với các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu hơn là tạo xung. Nhược điểm: ĐỖ PHƯƠNG NHUNG 1 NGUYỄN CÔNG ĐÔ K25 – ĐT3 BÁO CÁO HỌC PHẦN ĐỒ ÁN 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN Độ phức tạp cao hơn khi thiết kế mạch dao động hoặc hẹn giờ, vì cần thêm các linh kiện ngoài để ổn định tần số. Không ổn định và chính xác bằng IC 555 khi sử dụng trong các mạch tạo xung hoặc hẹn giờ. IC 741 có thể tạo dao động đơn giản nhưng không phải là lựa chọn tối ưu cho các mạch tạo xung với thời gian chính xác.
SO SÁNH VỚI IC 4538 (DUAL PRECISION MONOSTABLE MULTI- VIBRATOR) IC 4538 là một bộ đa ổn đơn chính xác, dùng để tạo ra các xung đơn ổn tương tự như IC 555. Ưu điểm của IC 4538: Độ chính xác cao hơn IC 555 trong chế độ đơn ổn Có khả năng chống nhiễu tốt hơn và ổn định hơn khi hoạt động ở tần số thấp Nhược điểm: Không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu dao động liên tục hoặc tạo tín hiệu PWM. Phức tạp hơn khi thiết kế mạch đa ổn so với IC 555. IC 4538 phù hợp hơn cho các ứng dụng yêu cầu một xung chính xác duy nhất 2.
TỔNG KẾT IC 555 là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng đơn giản, chi phí thấp, dễ thiết kế và lắp đặt, nhưng có giới hạn về tần số và độ chính xác trong các ứng dụng thời gian dài IC 556 cung cấp hai mạch 555 trong một IC, tiết kiệm không gian khi cần nhiều mạch tạo xung. IC 741 và IC 4538 phù hợp hơn trong các ứng dụng yêu cầu khuếch đại hoặc tạo xung đơn ổn chính xác. Tóm lại, IC 555 vẫn là một trong những lựa chọn phổ biến nhờ sự đơn giản, tính linh hoạt và chi phí thấp, phù hợp cho nhiều dự án điện tử cơ bản. GIỚI THIỆU CD4017 là một bộ đếm thập phân/bộ phân phối xung.
CD4017 là một bộ đếm Johnson 5- bit với 10 đầu ra giải mã và các đầu vào CP, CR, INH. Một bộ kích Schmitt trên đầu vào xung nhịp cung cấp định dạng xung với thời gian tăng và giảm không giới hạn cho xung nhịp đầu vào. CD4017 có bốn dạng gói: gói gốm nhiều lớp 16 chân dạng dual-in-line (D), gói gốm dual-in-line hàn kín (J), gói nhựa dual-in-line (P), và gói gốm dạng chip carrier (C). TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC 4017 IC 4017 là ic đếm thập phân tức đếm hệ 10, nó đếm xung clock.
Khi ta đưa tín hiệu xung vào chân clock thì ic sẽ đếm xung và xuất ra 10 output tương ứng với 1 xung clock. ĐỖ PHƯƠNG NHUNG 1 NGUYỄN CÔNG ĐÔ K25 – ĐT3 BÁO CÁO HỌC PHẦN ĐỒ ÁN 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN Hình 2. Cấu hình chân IC 4017 Số chân Tên chân Mô tả 1, 7, 9, 10, 11 Output từ chân Q0 10 chân đầu ra đến chân Q9 8 VSS hoặc GR Chân nối đất 12 CO (Carry Out) Chân này lên mức cao sau khi IC đếm từ 1 đến 10. Thường được sử dụng để kích cho một ic đếm khác 13 EN (Clock enable) Chân cho phép.
Chân này tích cực mức thấp. Khi EN = 0, mạch hoạt động. 14 Clock Mạch đếm hoạt động khi có xung từ chân Clock, chân này tích cực cạnh lên, thường được kết nối với bộ định thời 555 hoặc thạch anh khắc để tạo xung 15 Resets Đưa trạng thái ngõ ra lên mức cao. 16 Vdd/Vcc Kết nối với nguồn 5V Các tính năng và thông số kỹ thuật chính của IC 407 bao gồm: Điện áp cung cấp của IC 4017 nằm trong khoảng từ 3V đến 15V, thường là +5V IC này phù hợp với Transistor-Transistor Logic hoặc TTL.
Tốc độ hoạt động/tốc độ CLK của IC này là 5 MHz. Nó cung cấp hỗ trợ cho 10 đầu ra được giải mã. Nó có sẵn trong các gói khác nhau như GDIP 16 chân, PDIP & PDSO Thời gian đầu vào cao 30 ns Dòng điện đầu ra là 10 mA Khả năng chống nhiễu thường cao 0,45 VDD Hoạt động hoàn toàn tĩnh Công suất thấp như 10 µW Tốc độ hoạt động ở mức trung bình như 5.0 MHz với 10V VDD Điện áp đầu vào hoặc Vin nằm trong khoảng từ −0,5 VDC đến VDD +0,5 VDC Nhiệt độ lưu trữ TS hoặc phạm vi từ −65°C đến +150°C ĐỖ PHƯƠNG NHUNG 1 NGUYỄN CÔNG ĐÔ K25 – ĐT3 BÁO CÁO HỌC PHẦN ĐỒ ÁN 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN Điện áp cung cấp VDD hoặc DC nằm trong khoảng từ −0,5 VDC đến +18 VDC PD hoặc Công suất tản nhiệt là Dual-In-Line là 700 mW Nhiệt độ TL hoặc Chì là 260°C Trong nhiều ứng dụng mạch điện tử, bộ đếm thập phân IC 4017 này là một trong những chip đa năng và hữu ích nhất. Trên thực tế, nó còn được gọi là "bộ chia bộ đếm thập phân 10 giai đoạn Johnson".
Ở đây, số 10 được kết nối thông qua số lượng o/ps mà bộ đếm này có, sẽ chuyển thành cao theo chuỗi để phản hồi cho mỗi xung CLK cao được đưa ra tại chân cắm CLK đầu vào của nó. Điều này có nghĩa là tất cả các đầu ra của nó sẽ sử dụng một chu kỳ duy nhất của chuỗi o/p cao từ đầu đến cuối để phản hồi cho 10 CLK và nó được nhận tại đầu vào của nó. Như tên gọi của nó, vì vậy nó đang đếm theo một cách nào đó & cũng tách CLK đầu vào thông qua 10. CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA CD4017 ( IC 4017 ) Bộ đếm CD4017 cung cấp hoạt động nhanh, có hai đầu vào giải mã strobe và đầu ra giải mã không có nhiễu xung.
Một strobe chống khóa đảm bảo chuỗi đếm chính xác. Đầu ra giải mã thường ở mức thấp và chỉ giữ mức cao trong chu kỳ xung đồng hồ tương ứng. Tín hiệu CO hoàn thành một lần mang (carry) sau mỗi 10 chu kỳ xung đầu vào, và được sử dụng làm xung nhịp nhấp nháy ở mức thấp hơn của chuỗi đếm đa tầng. CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Hình 2.
Sơ đồ mạch logic bên trong của CD4017 Nó bao gồm hai phần: mạch đếm thập phân và mạch giải mã thời gian. Trong số đó, flip- flop D F1~F5 tạo thành bộ đếm Johnson thập phân và các mạch cổng 5~14 tạo thành mạch giải mã thời gian. Cấu trúc của bộ đếm Johnson tương đối đơn giản. Về cơ bản nó là một thanh ghi dịch chuyển nối tiếp.
Ngoại trừ flip-flop thứ ba tác động lên cực D3 của F3 thông qua mạch logic tổ hợp gồm các mạch cổng 15 và 16, các tầng còn lại kết nối đầu ra của flip- flop giai đoạn trước với đầu vào của flip-flop giai đoạn tiếp theo -flop Đối với D, đầu Q5 của ĐỖ PHƯƠNG NHUNG 1 NGUYỄN CÔNG ĐÔ K25 – ĐT3 BÁO CÁO HỌC PHẦN ĐỒ ÁN 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN giai đoạn cuối của bộ đếm được kết nối với đầu D1 của giai đoạn đầu tiên. Loại bộ đếm này có đặc điểm mã hóa đáng tin cậy, tốc độ làm việc nhanh, giải mã đơn giản và chỉ cần được giải mã bằng cổng AND có hai đầu vào và đầu ra giải mã không có nhiễu xung chuyển tiếp. Thông thường chỉ có đầu cuối đầu ra được chọn bằng cách giải mã là mức cao và các đầu ra khác đều ở mức thấp. Trạng thái bộ đếm Johnson được hiển thị trong bảng bên dưới.