mở đầu của kĩ thuật xung - số. KHÁI NIỆM CHUNG 3. Tín hiệu xung và tham số Tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian (mang nội dung của một quá trình thông tin nào đó) có hai dạng cơ bản : liên tục hay rời rạc (gián đoạn). Tương ứng với chúng, tồn tại hai loại hệ thống gia công, xử lí tín hiệu có những đặc 'điểm ki thuật khác nhau mang những ưu, ⁄ nhược điểm khác nhau là hệ thống liên tục i [- ƒx >|-#zg«| (analog) và hệ thống rời rạc (digital).
Nhiều khi, do đặc điểm lịch sử phát triển và để”: phát huy đầy đủ ưu thế của từng loại ta gặp y - ; t trong thực tế hệ thống lai ghép kết hợp cả L7 | việc gia công xử lí hai loại tín hiệu trên. Đối tượng của chương này chỉ đề cập tới ⁄ ¬ loại tín hiệu rời rạc theo thời gian gọi là tín ¬1 hiệu xung. - LN id t Dạng các tín hiệu xung thường gap cho b) Ly vị trên hình 3. Chúng có thể là một dãy xung 2 Ị tuần hoàn theo thời gian với chu kì lặp lại tu tinge T, hay chỉ là một xung đơn xuất hiện một lần, cớ cực tính dương, ẩm hoặc cực tính thay, đổi.2 chỉ ra một xung vuông thực tế với các đoạn đặc trưng : sườn trước, đỉnh và Hình 3.1 : Các dang tín hiệu xung sườn sau.
Các tham số cơ bân là biên độ, a) Day xung vuông ; độ rộng xung, độ rộng sườn trước và sau, độ b) Dãy xung lam giác (răng cưa) ; i kim). c) Day xung ham mit (xung J 153 - Từ đố có nhận xét sau : -— Có thể dé dang dat được mức ‘Sy lon bang cach chon E, c Và Các vain tham số R,, Rp thích hợp. bat hoa - Do ã¡ thường nhỏ, cần phải quan tâm đặc biệt tới việc nâng cao tính chống nhiễu với Yung khod mức thấp. VÌ trị số điện áp ra (cél dong) rạn = Ucgpp thực tế không thể giảm được, muốn Š¡ tăng, cần Uce 82 tăng mức Ủ, (xem biểu thức 3.
ˆ /yøð (V) Muốn vậy, người ta đưa vào mạch hot Un 2 3 bazơ một hoặc vài điôt hoặc nối vào đó một mạch phân áp (h.4 : Đặc myến truyền dat ctia wanzito khéa.5 : Các biện pháp nâng cao Sy Những biện pháp nêu trên nhất thiết cần sử dụng khi dùng tranzito Gecmani làm phần tử khóa vì Ugr để mở tranzito phần lớn nhỏ hơn ÙCEbn.öa điện trở R¿ để nối mạch đồng ngược tiếp giáp với BC và mạch 3.5e Rạ được nối với một nguồn I chiều điện thế âm với mục đích để tranzito khóa chắc hơn khi không có xung điều khiển ở lối vào. 'e~ Một điểm cần lưu ý là khi sử dụng Ura tranzito làm phần tử khóa cần chú ý tới các tính chất động (quá độ) của mạch và yêu cầu cơ bản là cần nâng a\ oUt fF cao: tính tác động nhanh của khóa. Khi do biện pháp rk T | i † | | 40% ý cơ bản là ngăn ngừa hiện tượng bão hòa - sâu của tranzito bằng các giải pháp kĩ —=|8~— a 3; |— thuật mạch (xem [1], [2}). Thông thường, Hình 36: Xác dịnh thời gian trễ của mạch khóa tính chất tần số của trong đó 1Ị thời gian trỄ sườn trước „khóa được biểu thị bởi các tham số trung tạ thời gian HrỄ sườn sau được ‘binh vé thời gian trễ tín hiệu (h.
tính ở các mức biên độ S0% giá trị cực đại. 156 Các giá trị rị, ra thường nhỏ (108 - 107's) nhưng không thể bỏ qua đặc biệt là 7a liên quan tới thời gian hồi phục điện trở ngược khi chuyển tranzito từ mở sang khóa khi quan tâm tới tính làm việc đồng bộ (nhịp nhàng) giữa các khối hoặc các sơ đồ khác nhau khí thực hiện một nhiệm vụ xử lí tin cụ thể, điều này càng quan trọng trong các hệ thống điều khiển, tính toán vỉ khi ghép nối giữa các khối hoặc các mạch, thời gian trễ này bị cộng tích lũy. - e Một điểm cần nhận xét nữa là từ hình 3.3 thấy rằng mức .cao (mức H) nằm thấp hơn nhiều so với giá trị nguồn cung cấp Us va phu thuéc manh vao gid tri Ro, dé khắc phục nhược điểm này, thực tế người ta thường mắc nối tiếp sau sơ đồ khóa emitơ chung một sơ đồ mạch lặp colectdg chung ở chế độ khóa như hình 3. Khi đó, các nhược điểm đã nêu được khác phục ; mức ỦH được THình 3.7 : Sơ đồ khóa TỊ có mạch lặp tầng ra Ty nâng lên tuy nhiên mức UI, khi đó cũng tăng (cỡ 0,8V) [4].
e Hoàn toàn tương tự có thể sử dụng các FET làm phần tử khóa với nhiều ưu điểm về mức tiêu hao công suất tín hiệu nhỏ, tác động nhanh. Chế độ khóa của khuếch đụi thuật toán Khi làm việc ở chế độ xung, mạch vi điện tử tuyến tính hoạt động như một khóa điện tử đóng, mở nhanh, điểm làm việc luôn nằm trong vùng bão hòa của đặc tuyến truyén dat Ura = f(Uvao) (h. Khi dod dién áp ra chỉ nằm ở một trong hai mức bão hòa Ujmax và Uramax ứng với các biền độ Ủy đủ lớn. Để minh họa nguyên lí hoạt động của một IƠ khóa ta xét một ví dụ điển hình là mạch so sánh (comparator).
a — Mạch so sánh (h.8) thực hiện quá trình so sánh biên độ của điện áp đưa vào (Ủvao) với một điện áp chuẩn (Ủnguõng) có cực tính có thể là dương hay âm. Thông thường giá trị Dnguống được định trước cố định và mang ý nghỉa là một thông tin chuẩn (tương tự như quả cân trong phép cân trọng lượng kiểu so sánh), còn giá trị Uvao la một lượng biến đổi theo thời gian cần được giám sát theo dõi, đánh giá, mang thông tin của quá trình động (thường biến đổi chậm theo thời gian) cần được điều khiển trong một dải hay ở một trạng thái mong muốn. Khi hai mức điện áp này bằng nhau (Ủvao = Unguống) tại đầu ra bộ so sánh sẽ có sự thay đổi cực tính của điện áp từ max tới Uramax hoặc ngược lại. Trong trường hợp riêng, nếu chọn Ungudng = 0 thi thực chất mạch so sánh đánh dấu lúc đổi cực tính của Uvao.
Trong mạch hình 8.8a Uvào và Unguõng được đưa tới hai đầu vào đảo và không đảo tương ứng của IC. Hiệu của chúng Ủo = Uv ~ Unguang là điện áp giữa hai đầu: vào của IC sẽ xác định hàm truyền của nó : Khi Uy < Uuyuấg thỉ Uạ < 0 do đó Uy = Urymax ` (8-3) Khi Uy > U ngưỡng thì Uy > 0 và U„ = —Uwz 157 Bộ so sánh hai ngưỡng được ứng dụng đặc biệt thuận lợi khi cần theo dõi và khống. chế tự động một thông số nào đó của một quá trình trong một giới hạn cho phép đã được định sẵn (thể hiện ở hai giá trị điện áp ngưỡng) hoặc ngược lại không cho phép thông số này rơi vào một vùng giới hạn cấm đã chỉ ra nhờ 2 ngưỡng điện áp tương ứng. CAC MACH KHONG DONG BO HAI TRANG THAI ON DINH Các mạch có hai trạng thái ổn định ở đầu ra (còn gọi là mạch trigơ) được đặc trưng bởi hai trạng thái ổn định bền theo thời gian và việc chuyển nó từ trạng thái này sang trạng thái kia (xảy ra tức thời nhờ các vòng hồi tiếp dương nội bộ) chỉ xảy ra khi đặt tới lối vào thích hợp của nó các xung điện áp có biên độ và cực tính thích hợp.
Đây là phần tử cơ bản cấu trúc nên một ô nhớ (ghi, đọc) thông tin dưới dạng số nhị phân. Trigơ đối xứng (RS-trigơ) dùng tranzito Hình 3.11 a và b đưa ra dạng mạch nguyên lí của một trigơ RŠ đối xứng. Thực chất đây là hai mạch đảo hình 3.3 dung T, va T, ghép liên tiếp nhau qua các vòng hồi tiếp dương bằng các cặp điện trở R:R; và R;R„ (lưu ý rằng cách vẽ 3.11b hoàn toàn tương tự như 3. - ø — Nguyên lí hoạt dộng: Mạch 3.11 chỉ có hai trạng thái ổn định bên là: Tị mở T¿ khóa ứng với mác điện áp ra Q = 1, Q =0 hay Tị¡ khóa Tạ mở ứng với trạng thai ra Q = 0 Q = Hình .11 : Trgơ dối xứng kiểu RS dang tranzito.
Các trạng thái còn lại là không thể xây ra (T; và T¿ cùng khóa) hay là không ổn định (T¡ và 'T; cùng mở). Tị và Tạ không thể cùng khơa do nguồn +E. khi đóng mạch sẽ đưa một điện áp dương nhất định tới các cực bazơ. T¡ và Tạ có thể cùng mở nhưng do tính chất đối xứng không lí tưởng của mạch, chỉ cẩn một sự chênh lệch vô cùng bé giữa đòng điện trên 2 nhánh (Ip; # Igo hay lạ; # l„;), thông qua các mạch hồi tiếp đương, độ chênh lệch này sẽ bị khoét sâu nhanh chóng tới mức sơ đồ chuyển về một trong hai trạng thái ổn định bền đã nêu (chẳng hạn thoạt đầu Ip, > Igo tiv đó lạ; > l¿; các giảm áp âm trên colectơ của T¡ và dương trên colectơ của T; thông qua phan 4p RR, hay R|R; dua vé lam Ip, nạ.
dẫn tới T¡ mở Tạ khớa. Nếu ngược lai lic déu Ip; < In; thì sẽ dẫn tới Tị khóa. ` 160 ® Tuy nhiên, không nơi chắc được mạch sẽ ở trạng thái nào trong hai trạng thái _ ổn định đã nêu. Để đầu ra đơn trị trạng thái vào ứng với lúc R = § = 1 (cùng có xung dương) là bị cấm.
Nơi khác đi điều kiện cấm là R. ® Từ việc phân tích trên rút ra bảng Bảng 3.1 : Bảng trạng thói của trigo RS trạng thái của trigơ R§ chơ phép xác định trạng thái ở đầu ra của nó ứng với Đầu vào / Đầu ra tất cả các khả năng cớ thể của các xung đầu vào ở bảng 3. Ở đây chỉ số n thể | R, ‘Sn Qui Qn+t hiện. trạng thái hiện tại, chỉ số (n + 1) - = thể hiện trang thái tương lài của đầu 0 0 Qn - Qa ra, dấu chéo thể high trạng thái cấm, 0 1 1 9 Đầu vào R gọi là đầu vào xóa (Reset).
| 1 0 0 1 Đầu vào S gọi là đầu vào thiết lập (Set). Trigo Smit dang tranzita .9ơ đồ trigơ RS ở trên lật trạng thái khi đặt vào cực bazơ của tranzito đang khóa một xung đương có biên độ thích hợp để mở nó (chỉ xét với quy ước logic dương). Có thể sử dụng chỉ một điện áp vào duy nhất cực tính và hình dạng tùy ý (chỉ yêu cầu mức biên độ đủ lớn) làm lật mạch trigơ.