chương 1. Cho mạch như hình vẽ R = 1KΩ, C =470pF. Hãy xác định và vẽ đồ thị Vi(t), Vc(t), Vr(t) cho các trường họp sau: Vi(t) = 5.1( t-t0 ); t0 = 10 μs; R1= 5,6 kΩ ; E = 2V Cho Vi như hình vẽ Phân tích Vi thành tổng các dạng hàm cơ bản. Khi đặt Vi ở ngõ vào của mạch RC thông cao, hãy xác định và vẽ Vout khi T = RC/10 2.
Cho mạch như hình vẽ 17 Khi t < 0: K ở vị trí số 2 t = 0 : K sang vị trí số 1 t = 30μs: K trở lại vị trí số 2 Hãy xác định và vẽ iL, VL trong các bước sau E = 10V ; R1 = 1 kΩ; R2 = 1 kΩ; L = 1mH E = 10V ; R1 = 10kΩ; R2 = 10kΩ; L = 10Mh 18 Chương 2 Mạch dao động đa hài Mục tiêu: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động các mạch dao động đa hài. Nêu được các ứng dụng của mạch đa hài trong kỹ thuật Lắp ráp, sửa chữa, đo kiểm được các mạch dao động đa hài đúng yêu cầu kỹ thuật. Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. Mạch dao động đa hài không ổn 2.
Mạch dao động đa hài dùng Transistor(Hình 2.1) Sơ đồ mạch không ổn dùng Transistor Hình 2.1 Mạch không ổn dùng Transistor Mạch được hình thành bởi hai Transistor Q1 và Q2. Các điện trở RC1 và RC2 và các tụ C1 và C2. Nguyên lý hoạt động : Thông thường mạch đa hài phi ổn là mạch đối xứng nên hai Transistor có cùng họ và thông số. Các linh kiện điện trở R B1 = RB2, RC1 = RC2 và C1 = C2.
19 Giả sử ban đầu, Q1 dẫn, Q2 tắt, mạch ở hình 2.1 trở thành hình 2. Lúc này, tụ C2 nạp năng lượng từ nguồn qua Rc2 và mối nối BE của Q1, điện áp trên tụ có chiều như hình 2.1b, ngoài dòng nạp qua tụ dòng IB1 còn được cung cấp từ nguồn qua RB1. Đồng thời, tụ C1 được nạp qua RB2 và có chiều như hình 2.1b → điện áp trên tụ C1, VC1 ( điện áp trên tụ C1) tăng dần. Mà VBE2 = VC1 → VBE2 cũng tăng dần đến lúc nào đó, VBE2 đủ lớn Q2 dẫn lúc này tụ C2 đặt điện áp âm vào mối nối BE của Q1→ VBE1<0 làm Q1 tắt.2 Khi mạch ở trạng thái Q1 tắt, Q2 dẫn mạch ở hình 2.1 trở thành hình 2.
Lúc này tụ C1 xả năng lượng qua mối nối BE của Q2. Sau đó nạp năng lượng từ nguồn qua RC1 và mối nối BE của Q2, điện áp trên tụ đảo chiều và tăng dần, dòng nạp qua tụ IB2 còn được cung cấp từ nguồn qua RB2. Vì vậy Q2 vẫn được duy trì ở trạng thái dẫn cho dù tụ C 1 đã được nạp đầy. Mặt khác tụ C2 được nạp bởi RB1 và Q2 dẫn đến điện áp trên tụ C2, VC2 ( điện áp trên tụ C2) tăng dần.
Lúc này VBE1 = VC2 → VBE1 cũng tăng dần đến lúc nào đó đủ lớn làm Q1 dẫn , đồng thời tụ C1 đặt điện áp âm vào mối nối BE của Q2 → VBE2 < 0 làm Q2 tắt. Như vậy, lúc đầu Q1 dẫn ,Q2 tắt sau một thời gian mạch tự động đổi qua trạng thái Q1 tắt, Q2 dẫn chu kỳ được lập lại. Vì vậy không có trạng thái ổn định nên được gọi là mạch dao động bất ổn. Dạng sóng tại các chân hình 2.3 Tính Chu Kỳ Xung T = Tx1 + Tx2.
Lúc này Tx1 là thời gian tụ C2 xả điện qua mối nối RB1, Tx2 chính là thời gian tụ C1 xả và nạp qua RB2, ta có công thức: vc(t) = 2.1/ t f , với tf = RB2. C2 Tại thời điểm Tx1, tụ C2 xả điện từ -VCC lên 0(v) (bỏ qua VBE) là Tx1 VCC = 2VCC. e-Tx1/ t f , e-Tx1/ t f =2, ln 2 tf Tx1 = t f .C2 Tương tự ta cũng tính được T2 được tính theo công thức sau: Tx2 = 0,69 RB2.C1 1 chu kỳ điện áp ra: T = 0,69 (RB1C2 +RB2C1) , Tần số điện áp ra f T 21 Trong mạch đa hài bất ổn đối xứng ta có: RB1 = RB2 = RB và C1 = C2 = C Vậy chu kỳ dao động là: T = 2 x 0,69 .C ( s) Bài tập Thiết kế mạch đa hài phi ổn theo các thông số kỹ thuật sau: VCC = 12V, dòng điện tải qua cực là IL = 100mA , có β =100, tần số dao động là f = 1kHz. Giải: Mạch đa hài phi ổn là loại đối xứng.
- Tính điện trở RC: khi transitor chạy bão hòa sẽ có VC = VCE ≈ 0,2V, I C = IL = 10mA. Điện trở RC được tính theo công thức VCC VCE 12 0, 2 RC 1, 2 K IC 10 Tính điện trở RB, để transistor chạy bão hòa thường chọn hệ số bảo hòa là K= 3, ta có : IC 10 IB K 3 0, 3mA 100 Điện áp phân cực cho transistor chạy bão hòa là VB = VBE = 0,8V VCC VBE 12 0,8 RB1 RB 2 37 k IB 0, 3 Chọn trị số tiêu chuẩn là RB = 39kΩ Tính trị số tụ C, ta có công thức tính tần số của mạch đa hài phi ổn đối xứng là: 1 1 1 f C 1, 4 RB C 1, 4 RB. Mạch dao động đa hài dùng IC 555 a. Cấu trúc IC555 Sơ đồ bên trong của IC555(xem hình 2.4) Về cơ bản, IC 555 gồm 2 mạch so sánh điều khiển trạng thái của FF có hơn 20 Transistor và nhiều điện trở thực hện chức năng, từ đó lái transistor xả (discharge) và tạo xung nhảy điều khiển điện áp ở ngõ ra.
22 - Chức năng một số chân được mô tả như sau: Chân 1 : GND ( nối đất) 1 Chân 2: TRIGGER (kích khởi), điểm nhạy mức với VCC. Khi điện áp ở chân 3 1 này dưới VCC thì ngõ ra Q của FF xuống [0], gây cho chân 3 tạo một trạng thái 3 cao. Chân 3: OUTPUT (ra) thường ở mức thấp và chuyển thành mức cao trong khoảng thời gian định thì. Vì tầng ra tích cực ở cả 2 chiều, nó có thể cấp hoặc hút dòng đến 200mA.4: Sơ đồ IC555 Chân 4: RESET khi điện áp ở chân này nhỏ hơn 0,4V: chu kỳ định thì bị ngắt, đưa IC555 về trạng thái không có kích.
Đây là chức năng ưu tiên để IC555 không thể bị kích trừ khi RESET được giải phóng (>1,0V). Khi không sử dụng nối chân 4 lên VCC. Chân 5: Control Voltage (điện áp điều khiển), bên trong là điểm 2 VCC. Một 3 điện trở nối đất hoặc điện áp ngoài có thể được nối vào chân 5 để thay đổi các điểm tham khảo (chuẩn) của comparator.
Khi không sử dụng cho mục đích này, nên gắn 1 tụ nối đất 0.01 µF cho tất cả các ứng dụng nhằm để lọc các xung đỉnh nhiễu nguồn cấp điện. 23 Chân 6: Threshold (ngưỡng) điểm nhạy mức với VCC. Khi điện áp ở chân này > 2 VCC. FF Reset làm cho chân 3 ở trạng thái thấp.
3 Chân 7: Discharge (Xả) cực thu của transistor, thường được dùng để xả tụ định thì. Vì dòng collector bị giới hạn, nó có thể dùng với các tụ rất lớn (>1000µF ) không bị hư. Chân 8: VCC điện áp cấp nguồn có thể từ 4,5 đến 16V so với chân mass. Mạch dao động đa hài dùng IC 555(hình 2.5: Mạch dao động đa hài dùng IC 555 - Trong mạch trên chân ngưỡng (6) được nối với chân nhớ (2), và 2 chân này có chung 1 điện áp trên tụ là UC.
Để so với điện áp chuẩn 1/3 Vcc và 2/3Vcc của 2 bộ so sánh 1 và 2 ở lối vào của IC555.01 µF nối chân 5 với đất để lọc nhiễu tần số cao có ảnh hưởng đến điện áp chuẩn lối vào 2/3Vcc. Chân 4 được nối lên nguồn Vcc để không sử dụng chức năng Reset IC555. Chân 7 được nối với điện trở R1 và R2 để tạo đường phóng nạp cho tụ. Chân 3 có dạng xung vuông, có thể nối qua trở với Led chỉ thị có xung ra (với điều kiện tần số dao động mạch < 20 Hz) do tần số cao thì không quan sát được đền Led sáng tối.
Dạng sóng tại chân 2 và 3(hình 2. Mạch dao động đa hài dùng cổng logic. Mạch Ring Oscillator Mạch đa hài không ổn đơn giản sử dụng cổng đảo là mạch Ring oscillator bao gồm N cổng đảo được ghép nối tiếp như hình 2.7: Mạch đa hài không ổn Ring oscillator Chu kỳ T được tính như sau: T = 2 N tpd Trong đó: - tpd : là thời gian trễ Với giả sử rằng thời gian trễ của xung lên và xuống của cổng đảo là bằng nhau và bằng tpd. Vì tpd có thể thay đổi theo nhiệt độ, nhà chế tạo nên chu kỳ T trên có thể thay đổi.
Các dạng mạch dao động Schmitt Trigger.8: Đa hài phi ổn Schmitt Trigger Đặc tuyến cổng đảo Schmitt trigger và dạng sóng (hình 2.9: Đặc tuyến cổng Schmitt trigger Tần số dao động được tính toán theo công thức sau : f = 1/T = 1/RC Giải thích: Giả sử ban đầu VC = 0 nên VA = 0 dẫn đến ngõ ra B ở mức 1. VB = 1 sẽ nạp điện cho C qua R. Khi VC đạt đến VP thì ngõ vào cổng đảo đạt mức logic 1 và ngõ ra là mức logic 0, lúc này tụ xả điện qua R và điện áp trên tụ giảm dần đến VN, tại VN ngõ vào cổng đảo chuyển xuống mức 0 và ngõ ra mức 1 tức thời.10: Dạng sóng tại điểm A, B 26 - Mạch 2, (Hình 2.11: Đa hài phi ổn Schmitt Trigger Dạng sóng của mạch logic (hình 2.12: Dạng sóng tại các điểm A, B, C, D. Tần số dao động f = 1/(2.2RC) Giải thích: Tại thời điểm đầu giả sử ngõ ra IC 1 ở mức cao và ngõ ra IC2 ở mức thấp V A = VB = 1.
Khi tụ C nạp điện, điện áp VB giảm dần, tốc độ giảm được quyết định bởi tụ C và R. VTH là điện áp ngưỡng của IC2 Điện trở RP đặt vào mạch nhằm mục đích chống lại quá dòng tại ngõ vào IC 2 và được chọn khoảng 10 đến 100K.13) Mạch đa hài phi ổn đối xứng Hình 2.13: Đa hài phi ổn đối xứng Hai tụ C là mạch hồi tiếp dương để tạo dao động.