CHƯƠNG 1: KHỐI TẠO DAO ĐỘNG 1. Tìm hiểu IC tạo dao động: IC 555. Đây là IC loại 8 chân được sử dụng rất phổ biến để làm: mạch đơn ổn, mạch dao động đa hài, bộ chia tần, mạch trễ, … Nhưng trong mạch này, IC 555 được sử dụng làm bộ phát xung. Thời gian được xác lập theo mạch định thời R, C bên ngoài.
Dãy thời gian tác động hữu hiệu từ vài micrô giây đến vài giờ. IC này có thể nối trực tiếp với các loại IC: TTL/ CMOS/ DTL. Sơ đồ chân và chức năng các chân.1: Sơ đồ chân IC 555 Hình 1.2: Cấu trúc IC 555 SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 10 Khoa Điện Tử Chức năng các chân: + Chân 1 : ( GND ) Nối mass.
+ Chân 2 : ( TRIGGER ) Nhận xung kích để đổi trạng thái. + Chân 3 : ( OUT ) Ngõ ra. + Chân 4 : ( RESET ) Trả về trạng thái đầu. + Chân 5 : ( CONTROL VOLTAGE ) Lấy điện áp điều khiển tần số dao động.
+ Chân 6 : ( THRESHOLD ) Lập mức ngưỡng cho tầng so sánh. + Chân 7 : ( DISCHARGE ) Đường xả điện cho tụ trong mạch định thời + Chân 8 : ( Vcc ) Nối với nguồn dương. Nguyên lý hoạt động.3: Sơ đồ nguyên lý tạo dao động Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại RS Flip-flop.
Tóm lại: khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0], = [1], transistor mở SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 11 Khoa Điện Tử dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
- Giai đoạn ngõ ra ở mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0. Ngõ ra của IC ở mức 1. Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhả công tắc, Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi.
Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó. - Giai đoạn ngõ ra ở mức 0: Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- (= 2/3 VCC), R = [1] nên Q = [0] và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0. Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0.
Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor. Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định. SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 12 Khoa Điện Tử 1.
Thiết kế và tính toán mạch tạo dao động 1Hz.4: Mạch tạo dao động Hình 1.5: Dạng xung ra - Công thức tính: Tm = ln(2). C1 : thời gian điện áp mức cao. C1 : thời gian điện áp mức thấp. T = Tm + Ts : chu kỳ toàn phần.
Tần số dao động: Ta chọn C1=100uF, R1=10K, R2=2,2K. Vậy ta có xung ra với chu kì: T = ln(2). SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 13 Khoa Điện Tử CHƯƠNG 2: KHỐI ĐẾM XUNG 2.
Các mạch logic cơ bản. Giới thiệu chung. Các cổng logic cơ bản là các phần tử đóng vai trò chủ yếu thực hiện các chức năng logic đơn giản nhất trong các sơ đồ logic (là các sơ đồ thực hiện một hàm logic nào đó). Các cổng logic cơ bản thường có một hoặc nhiều đầu vào và một đầu ra.
Từ các cổng logic cơ bản, ta có thể kết hợp lại để tạo ra nhiều mạch logic thực hiện các hàm logic phức tạp hơn. Những dữ liệu ngõ vào, ra chỉ nhận các giá trị logic là Truse (mức 1) và Fail (mức 0). Vì các cổng logic hoạt động với các số nhị phân (0, 1) nên có đôi khi còn được mang tên là các cổng logic nhị phân. Người ta thường dùng tín hiệu điện để biểu diễn dữ liệu vào ra của các cổng logic nói riêng và các mạch logic nói chung.
Chúng có thể là tín hiệu xung và tín hiệu thế. * Biểu diễn bằng tín hiệu thế: Dùng hai mức điện thế khác nhau để biểu diễn hai giá trị Truse (mức 1) và Fail (mức 0), có hai phương pháp để biểu diễn hai giá trị này: - Phương pháp logic dương: + Điện thế dương hơn là mức 1. + Điện thế âm hơn là mức 0.1: Dạng tín hiệu logic dương SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 14 Khoa Điện Tử - Phương pháp logic âm: + Điện thế dương hơn là mức 0.
+ Điện thế âm hơn là mức 1.2: Dạng tín hiệu logic âm * Biểu diễn bằng tín hiệu xung: Hai giá trị logic 1 và 0 tương ứng với sự xuất hiện hay không xuất hiện của xung trong dãy tín hiệu theo một chu kỳ T nhất định. Trong các mạch logic sử dụng dữ liệu là tín hiệu xung, các xung thường có độ rộng sườn và biên độ ở trong một mức giới hạn cho phép nào đó tùy từng trường hợp cụ thể. Dùng để thực hiện phép nhân logic. SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2.
Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 15 Khoa Điện Tử A B Y A Y 0 0 0 B 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Hình 2.4: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng AND Nhận xét: Ngõ ra của cổng logic AND chỉ lên mức 1 khi các ngõ vào là mức 1. + A,B: ngõ vào tín hiệu logic + 0: mức logic thấp + 1: mức logic cao + Y: đáp ứng ngõ ra Một số IC chứa cổng AND: 4081, 74LS08, 4073, 74HC11.5: IC 4073 và IC 74LS08 b. Dùng để thực hiện phép đảo logic.6: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 16 Khoa Điện Tử Một số IC chứa cổng NOT: 7414, 4069.7: IC 7414 Nhận xét: Tín hiệu giữa ngõ ra và ngõ vào luôn ngược mức logic nhau.
Dùng để thực hiện phép đảo của phép nhân logic.8: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NAND Nhận xét: Ngõ ra của cổng NAND ở mức 1 khi tất cả các ngõ vào là mức 0. Một số IC chứa cổng NAND: 4011,74HC00, 74HC10, 74HC20.9: IC 4011 và IC 74HC20 SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 17 Khoa Điện Tử d. Dùng để thực hiện chức năng cộng logic.10: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng OR Nhận xét: Ngõ ra cổng OR ở mức 1 khi ngõ vào có ít nhất một ngõ ở mức 1.
Một số IC chứa cổng OR: 74HC32, 74HC4075. Dùng để thực hiện phép đảo cổng OR.12: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOR Nhận xét: Ngõ ra cổng NOR sẽ ở mức 1 khi tất cả các ngõ vào ở mức 0. SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 18 Khoa Điện Tử Một số IC chứa cổng NOR: 4001, 4025, 74HC02.
Cổng EX-OR. Dùng để tạo ra tín hiệu mức 0 khi các đầu vào cùng trạng thái.14: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng EX-OR Nhận xét: Ngõ ra cổng EX-OR ở mức 1 khi các đầu vào ngược mức logic. Một số IC chứa cổng EX-OR: 74HC86, 4070.15: 74HC86 SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 19 Khoa Điện Tử Tóm lại: Trên đây giới thiệu 6 loại cổng logic: AND, NOT, NAND, OR, NOR, EX-OR.
Nhưng thực tế chỉ cần 4 cổng AND, OR, EX-OR, NOT thì có thể có được các cổng còn lại. Hiện nay các cổng logic được tích hợp trong các IC. Một số IC thông dụng chứa các cổng thông dụng là: + 4 AND 2 ngõ vào: 7408, 4081. + 4 NAND 2 ngõ vào: 7400, 4071.
+ 4 NOR 2 ngõ vào: 7402, 4001. + 4 EX-OR 2 ngõ vào: 74136, 4030. Mạch Flip-Flop (FF). Các mạch thực tế được chia thành hai loại là mạch tổ hợp và mạch tuần tự (mạch dãy).
Mạch tổ hợp là mạch mà tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào. Các phần tử cơ bản để xây dựng nên mạch tổ hợp là mạch logic AND, OR, NOT,. Mạch dãy là mạch mà tín hiệu ra phụ thuộc không những vào tín hiệu vào mà còn phụ thuộc vào trạng thái trong của mạch nghĩa là có mạch lưu trữ, nhớ các trạng thái. Như vậy, để xây dựng mạch dãy, ngoài các mạch tổ hợp cơ bản còn phải là các mạch phần tử nhớ.
Các phần tử nhớ cơ bản tạo nên mạch dãy gọi là Flip – Flop (FF), chúng lưu trữ các tín hiệu nhị phân. Vì bít tín hiệu nhị phân có thể nhận một trong hai giá trị 0,1 nên FF tối thiểu cần 2 chức năng: - Có hai trạng thái ổn định chức năng. - Có thể tiếp thu, lưu trữ, đưa tới tín hiệu và FF có từ 1 đến vài đầu vào điều khiển có 2 đầu ra luôn ngược nhau là Q và .16: Kí hiệu Flip-Flop SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 20 Khoa Điện Tử Hình 2.17: Ký hiệu về tính tích cực trong mạch FF 2.
Phân loại FF. Có nhiều cách phân loại FF: - Theo chức năng làm việc của các đầu vào điều khiển: FF một đầu vào điều khiển FF-D, FF-T; FF hai đầu vào điều khiển FF-RS, FF-JK. - Theo cách làm việc ta có loại FF đồng bộ và không đồng bộ. FF đồng bộ lại gồm loại thường và loại chủ tớ.
Đối với loại không đồng bộ, các tín hiệu điều khiển vẫn điều khiển được hoạt động của FF mà không cần tín hiệu đồng bộ.18: Sơ đồ phân loại FF a. FF dạng chủ - tớ (MS).19: FF chủ - tớ SVTH: Nguyễn Mạnh Cường Lớp: LT CĐ-ĐH Điện tử 2-K2. Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 21 Khoa Điện Tử FF dạng chủ tớ là FF xung nhịp rất phổ biến đối với các FF chế tạo theo phương pháp mạch tích hợp. Mạch của FF này gồm 2 phần là 2 khối FF có khối điều khiển riêng nhưng lại không có quan hệ với nhau.