lOMoARcPSD|16911414 CHƯƠNG 4 MẠCH XUNG 4. Tín hiệu xung và các tham số Tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian và thường được gọi theo hình dạng của nó như xung vuông, xung tam giác, xung nhọn …vv, như ở hình 4-1. Các tham số cơ bản của tín hiệu. xung là biên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn trước, U sườn sau, độ sụt đỉnh, hình 4-2.
tx - Biên độ xung xác định bằng giá trị lớn nhất t 0 của tín hiệu xung , ký hiệu Û. T U - Độ rộng sườn trước và sườn sau xác định khoảng thời gian tăng, giảm của biên độ xung trong khoảng 0,1Û đến 0,9Û. t - Độ rộng xung tx là khoảng thời gian tồn tại 0 tqt tqn của tín hiệu xung. U T - Độ sụt đỉnh xung U thể hiện mức giảm biên độ ở đoạn đỉnh xung.
t Với dãy xung tuần hoàn có các tham số đặc 0 tx trưng sau: T 1 - Chu kỳ lặp lại T, tần số xung f . Các dạng tín hiệu xung T t - Hệ số lấp đầy x. Chế độ khóa của transistor Trong các mạch xung transistor làm việc ở chế độ khoá, như một khoá điện tử có hai trạng U ^ thái đặc biệt: transistor tắt và transistor thông U U bão hoà do điện áp đặt lên đầu vào quyết định, mạch ở hình 4-3. - Khi Uv 0 transistor tắt .Dòng IB = 0, t IC = 0 nên Ur = E.
0 ttr ts tx - Khi Uv > 0 transistor thông có dòng IB, IC. Các tham số của tín hiệu Nếu thoả mãn điều kiện IB IBbh tức là Uv/RB E/.RC thì transistor chuyển sang trạng thái bão hoà. Lúc này Ur = E – ICbh. 67 by Nguynhavy Ha Vy (Ntkphuong205@gmail.com) lOMoARcPSD|16911414 - Khi tín hiệu vào chuyển đổi từ điều kiện UV ≤ 0 sang điều kiện UV > 0, đủ lớn thì transistor sẽ chuyển đổi trạng thái tắt sang trạng thái bão hòa, khi điều kiện ngược lại thì transistor lại chuyển đổi từ trạng thái bão hòa sang trạng thái tắt.
Chế độ khóa của bộ KĐTT +E Khi làm việc ở mạch xung, bộ KĐTT hoạt động như một khoá điện tử, điểm làm việc luôn IC RC nằm trong vùng bão hoà của đặc tuyến truyền đạt IB Ur = f(Ud). Khi đó điện áp ra chỉ nằm ở một T trong hai mức bão hoà dương +Urmax và bão hoà Ur Uv RB âm –Urmax. Chế độ khóa lợi dụng hệ số khuếch đại K0 rất lớn của bộ KĐTT. Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT gồm hai miền bão hòa và một miền tuyến tính.
Vì K0 rất lớn nên đặc tuyến trong miền Hình 4-3. Mạch khóa dùng transistor tuyến tính gần như thẳng đứng, nếu lý tưởng thì đặc tuyến trùng với trục Ur. Đặc tuyến truyền đạt của bộ KĐTT Ta có Ur = K0(UP – UN), vì K0 = (lý tưởng) nên khi UP > UN thì Ur đã bão hòa dương và khi UP < UN thì Ur đã bão hòa âm. Khi làm việc với tín hiệu xung biến đổi nhanh cần chú ý đến tính quán tính (trễ) của IC thuật toán.
Với các IC thuật toán tiêu chuẩn hiện nay thời gian tăng của điện áp ra khoảng V/ s. Trong điều kiện tốt hơn nên sử dụng các IC chuyên dùng có tốc độ chuyển biến nhanh hơn như loại A710, A110, LM310 -339; loại này đạt mức tăng V/ ns. 68 by Nguynhavy Ha Vy (Ntkphuong205@gmail. Trigơ Trigơ là mạch có hai trạng thái ổn định.
Khi có nguồn mạch ở một trạng thái ổn định nào đó. Có một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái một lần. Như vậy cứ hai xung vào mạch cho một xung ra. Mạch trigơ có thể dùng transistor hay IC thuật toán.
Ta xét mạch trigơ Smít dùng IC thuật toán khi tác dụng đầu vào là điện áp sin. Trigơ đảo Trigơ đảo hình 4-5. Từ dạng sóng ta thấy khi UV có giá trị âm lớn, mạch ở trạng thái bão hoà dương Ur = +Urmax , trên lối vào thuận có: U r max U P() . R1 R2 UV tăng dần, trạng thái này vẫn không đổi cho tới khi UV > UP(+) điện áp vào hai đầu IC đổi dấu nên đầu ra đột biến sang trạng thái bão hoà âm, Ur = -Urmax lập tức qua mạch phân áp đưa về cửa thuận điện áp: U r max U P() .
R1 R2 Ur Uv Ur P R1 UP(+) UP(-) R2 Tr Hình 4-5. Trigơ đảo Hình 4-6. Dạng tín hiệu vào và ra. Điện áp vào tăng lên rồi giảm xuống, khi UV < UP(-), điện áp đầu vào IC đổi dấu làm đầu ra IC lật trạng thái sang bão hoà dương Ur = +Urmax.
Và cứ như vậy, khi tác dụng điện áp sin vào cửa đảo, đầu ra ta nhận được dãy xung vuông có: Tr = TV (4-1) Để mạch có hai trạng thái ổn định cần thoả mãn điều kiện: R2 .K 0 1 (4-2) R1 R2 trong đó K0 là hệ số khuếch đại không tải của BKĐTT. 69 by Nguynhavy Ha Vy (Ntkphuong205@gmail. Trigơ thuận Trigơ thuận hình 4-7. Mạch có cửa đảo nối đất nên trạng thái đầu ra phụ thuộc vào điện áp cửa thuận (UP).
Nếu UP > 0 đầu ra bão hòa dương, ngược lại đầu ra sẽ bão hòa âm nếu UP < 0. Ur R2 R1 Uv Ur Hình 4-7. Trigơ thuận Hình 4-8. Dạng tín hiệu vào và ra.
Tại cửa thuận của bộ KĐTT ta có: UV U P U r U P U .R1 0 UP V 2 R1 R2 R1 R2 R1 UP > 0 khi UV .U r (4-3) R2 R1 UP < 0 khi UV .U r (4-4) R2 R1 U ng U rmax R2 Khi Uv có giá trị âm lớn, mạch ở trạng thái bão hoà âm Ur = -Urmax, lúc này R U ng 1 U rmax , Uv tăng dần, trạng thái này vẫn không đổi cho tới khi Uv > Ung, từ (4-3) ta R2 thấy UP > 0 nên đầu ra lật trạng thái sang bão hoà dương Ur = +Urmax, lúc này R U ng - 1 U r max. R2 Điện áp vào tăng lên rồi giảm xuống, khi UV < Ung, từ (4-4) ta thấy UP < 0 nên đầu ra lật trạng thái sang bão hoà âm Ur = -Urmax. Và cứ như vậy, khi tác dụng điện áp sin vào cửa thuận, đầu ra ta nhận được dãy xung vuông có chu kỳ bằng với chu kỳ xung vào. Mạch đa hài đợi Mạch đa hài đợi có hai trạng thái, trong đó có một trạng thái ổn định và một trạng thái không ổn định.
Khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định. Có xung kích thích mạch chuyển sang trạng thái không ổn định một thời gian rồi tự trở về trạng thái ổn định ban đầu chờ xung 70 by Nguynhavy Ha Vy (Ntkphuong205@gmail.com) lOMoARcPSD|16911414 kích thích tiếp. Như vậy cứ một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái hai lần cho một xung vuông ra. Mạch có thể dùng transistor hay IC thuật toán.
Mạch đa hài đợi dùng IC thuật toán ở hình 4-9a và dạng điện áp ở các cực như ở hình 4-9b. Ban đầu mạch ở trạng thái ổn định, đầu ra bão hoà âm (muốn trạng thái ban đầu là bão hòa dương thì đổi chiều điôt), Ur = -Urmax. Qua mạch phân áp đưa về cửa thuận điện áp U r max .R1 U P() điốt D được phân cực thuận, thông nên UC = 0. Tại thời điểm t = t1 có R1 R2 xung nhọn cực tính dương tới đầu vào.
Nếu biên độ đủ lớn vượt quá giá trị UP(-), mạch lật trạng thái sang bão hoà dương Ur = +Urmax. Qua mạch hồi tiếp dương đưa về cửa thuận U U P ( ) r max. Sau t1 điện áp ra +Urmax nạp điện cho tụ C làm cho UC tăng lên. R1 R2 Tới thời điểm t2, UC > UP(+) đầu vào của IC có điện áp đổi dấu, đầu ra IC lật sang trạng thái bão hoà âm, Ur = -Urmax.
Qua bộ phân áp lại đưa về điện áp UP(-), tụ C phóng điện qua R hướng tới –Urmax, tại thời điểm t = t3, UC = 0, điốt D thông trở lại mạch trở về trạng thái đợi ban đầu. Với mạch có nguồn nuôi đối xứng ta xác định được độ rộng xung ra (khoảng thời gian mạch ở trạng thái không ổn định) là: R1 tx = R. ln(1 ) (4-5) R2 Thời gian phục hồi tph là thời gian mạch trở về trạng thái ổn định ban đầu, xác định theo biểu thức: R1 tph = R. ln(1 ) (4-6) R1 R 2 R Uv D C t1 Tvào t N UC +Urmax Ur UP(+) UC = UN P Cv R2 t1 t2 t Uv R1 UP(-) - Urmax tX Ur +Urmax a.
Mạch đa hài đợi b. 71 by Nguynhavy Ha Vy (Ntkphuong205@gmail.com) lOMoARcPSD|16911414 Để mạch làm việc bình thường, chu kỳ xung vào cần thoả mãn điều kiện: Tv > tx + tph. (4-7) Chu kỳ xung ra bằng chu kỳ xung vào: Tr = Tv. Mạch đa hài tự dao động 4.
Mạch đa hài tự dao động dùng transistor Mạch điện hình 4-10 và điện áp các cực theo thời gian ở hình 4-11. Mạch gồm hai transistor mắc cực phát chung, đầu ra T1 ghép tới đầu vào tầng T2 qua tụ C1, còn đầu ra tầng T2 ghép trở lại qua tụ C2. Như vậy mỗi tầng gây di pha một góc 180 0, hai tầng di pha 3600, bảo đảm hồi tiếp dương khi mạch làm việc. Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nhau nạp điện và phóng điện, hai transistor thay nhau thông (bão hoà), tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân bằng không ổn định: T 1 tắt, T2 thông (bão hoà) và T1 thông (bão hoà), T2 tắt và tự chuyển đổi trạng thái cho nhau, đầu ra nhận được dãy xung vuông.
Coi như mạch đã ở chế độ xác lập, xung ra có biên độ ổn định. Xét tại thời điểm mạch đang ở trạng thái T1 tắt, T2 thông (bão hoà). Lúc này tụ C2 (trước đó nạp điện) đang phóng điện từ +C2 qua T2, nguồn E, qua điện trở R 3 đến -C2 đặt điện áp âm lên cực gốc T1 làm cho UB1 < 0 giữ T1 tắt trong một khoảng thời gian. C1 C2 Mạch đa hài tự dao động dùng transistor T1 T2 Ur2 Ur1 UB1 UB2 Đồng thời với quá trình đó, tụ C1 nạp điện từ +E qua R1 đến +C1, -C1 qua rBET2 , nhanh chóng đến điện áp bằng E (do trong mạch có R1 << R3) làm cho Ur1 nhanh chóng tăng lên E, Ur1 = E.
Do C2 phóng làm cho UB1 tăng dần, khi UB1 > 0 T 1 thông, xuất hiện dòng IB1, IC1 và tăng lên làm cho Ur1 giảm, qua tụ C1 dẫn đến UB2 giảm, dòng T2 giảm và Ur2 tăng.