Chương 6 Mạch dao động xung (Môn Kỹ Thuật Xung)

Chương 6: Mạch dao động xung Dao động đa hài đơn ổn Transitor Dao động đa hài đơn ổn IC555 Dao động đa hài phi ổn Transitor Dao động đa hài phi ổn IC555... Trạng thái bảo hòa: Vi đủ lớn

Chương 6: Mạch dao động

xung

Dao động đa hài đơn ổn Transitor

Dao động đa hài đơn ổn IC555

Dao động đa hài phi ổn Transitor

Dao động đa hài phi ổn IC555

Transitor

I Trạng thái ngắt

Vi=0; ib=0; ic=0 => Vout=Vcc

II Trạng thái bảo hòa:

Vi đủ lớn

Theo đk sau:

Vì βib=Ic=> để Transitor bảo hòa β => để Transitor bảo hòa β ib>Icsat

Ic = icsat = (Vcc-Vcesat)/Rc (với Vcesat<<)

Vout ≈ 0

Mạch dao động đa hài

• Mạch dao động đa hài đơn ổn: Mạch dao động đa hài đơn ổn: Mạch có 2 trạng thái:

1 trạng thái ổn định, và 1 trạng thái không ổn định (trạng thái tạo xung)

• Mạch dao động đa hài phi ổn Mạch dao động đa hài phi ổn : Cả hai trạng thái đều

không ổn định (mạch tự dao động)

Mạch dao động đa hài đơn ổn

Transitor

• Trạng thái ổn định (bền):

+ T2 phân cực thuận BE

T2 dẫn BH; Vra2≈0

+ T1 Phân cực nghịch BE

T1 nên T1 ngưng; Tụ C nạp qua

Rc1 => Vtụ->Vcc; Vra1≈Vcc

• Trạng thái bất ổn:

Khi có xung kích dương vào chân B

Transitor 1

+ T1 -> dẫn bảo hòa; tụ C xả qua T1

(Rce1) -> phân cực nghịch BE T2

nên T2 ngưng -> toàn bộ dòng qua

Rc2 chạy hết vào cực nền T1 để duy

trì trạng thái dẫn T1 (trạng thái

không bền)

Mạch dao động đa hài đơn ổn

* Trạng thái ổn định:

+ Sau khi tụ xả xong; tụ nạp qua R1;

VB2 tăng; T2 dẫn ; ib tăng -> ic tăng

-> ib1 -> VB1 giảm ->T1 ngưng-> Vra2=0;

Vra1=Vcc

-> Mạch trở về trạng thái ban đầu

(trạng thái ổn định)

Tụ C sẽ nạp lại qua Rc1, chờ xung

kích mới

Mạch dao động đa hài phi ổn

• RB1=RB2; RC1=RC2; C1=C2

giống nhau tuyệt đối -> dẫn điện không

giống nhau Khi cấp điện sẽ có 1 transitor

dẫn mạnh, một dẫn yếu.

• Chu trình thứ nhất:

T2 dẫn mạnh -> C1 nạp qua RC1-> iB2 tăng -> T2 bảo hòa-> iC2 tăng-> VCE2

giảm ≈ 0,2v-> C2 (giả sử đã nạp đầy ở chu trình trước) xả qua T2-> T1 dẫn yếu-> iC1 giảm->VC1 tăng-> tụ C1 nạp qua re2 duy trì dòng iB2 (T2 bh, T1 ngưng)

Hết chu trình 1 tụ C1 nạp đầy, C1 nạp đầy, C2 xả xong sẽ bắt đầu nạp qua RC2 (chu trình

2) (

2) (V Vra1=Vcc ; V ; Vra2=0 )

Mạch dao động đa hài phi ổn

• RB1=RB2; RC1=RC2; C1=C2

giống nhau tuyệt đối -> dẫn điện không

giống nhau Khi cấp điện sẽ có 1 transitor

dẫn mạnh, một dẫn yếu.

• Chu trình thứ hai:

(T1 dẫn mạnh): C2 nạp qua RC2-> iB1 tăng-> T1 bảo hòa-> iC1 tăng-> VCE1

giảm ≈ 0,2v -> C1 xả qua T1-> T2 dẫn yếu-> iC2 giảm-> VC2 tăng-> tụ C2 nạp qua re1 duy trì dòng iB1(T1 bh, T2 ngưng)

Hết chu trình 2 tụ

Hết chu trình 2 tụ C1 xả C1 xả xong, C2 nạp đầy, sẽ được nạp qua RC1 đễ bắt

đầu lại chu trình 1 (

đầu lại chu trình 1 (V Vra1=0 ; V ; Vra2=Vcc )

Mạch dao động đa hài phi ổn

Chu kỳ: T=T1+T2

ζ1=RB1C2

ζ 2=RB2C1

T1= ζ1ln2

T2= ζ2ln2

Với mạch dao động phi ổn đối

xứng T=2*RB*C

Mạch dao động đa hài IC555

IC định thời 555:

IC 555 trong thực tế

Mạch dao động đa hài IC555

IC định thời 555:

Chân 1 (Mass)

Chân 2 (Trigger) : Khi điện áp <1/3Vcc => S=1 -> Q =

1 -> chân 3 =1

Chân 3 (Output) : Có 2 mức 0, 1; Mức 1 ≈Vcc; mức 0

≈ 0,35-0,75v

Chân 4 (Reset) : Khi Reset ≈ 0; ngõ ra (3) xuống mức

0; Khi reset =Vcc ngõ ra phụ thuộc vào chân 2 và

chân 6 Để tạo dao động nối chân 4 lên nguồn

Chân 5 (Control Voltage) : bên trong là 2/3Vcc, dùng

thay đổi mức áp tham chiếu trong IC 555 Thường nối

chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ ≥0.01uF

để lọc nhiễu nguồn tham chiếu

Chân 6 (Threshhold) : Khi điện áp chân 6 >2/3Vcc =>

R=1 -> Q=0

Chân 7 (Discharge) : Cực thu của Transitor, được

điều khiển bởi ngõ ra (3) khi ngõ ra xuống thấp thì

Transitor dẫn và ngược lại Chân 7 tự nạp xả điện cho

RC khi IC dùng làm mạch dao động (điều khiển nạp

xả)

Chân 8 (Vcc) : cấp nguồn từ 5-15V

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

Chân 4 (Reset) : nối với nguồn cho phép IC hoat động

Chân 5 (Control Voltage) : nối với tụ điện ≥0.01uF để lọc nhiễu nguồn tham chiếu

Chân 2 (Trigger) và chân 6 (Threshhold) : Nối chung

để đưa điện thế nạp ở tụ C vào so sánh với điện thế tham chiếu

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

Vc=0 (mới cấp nguồn)

Vc < 1/3Vcc

Vcc/3 <Vc < 2/3Vcc

Vc > 2/3 Vcc

Vcc/3 < Vc< 2/3Vcc

Vc < 1/3 Vcc

Vcc/3 < Vc < 2/3Vcc

Vc > 2/3Vcc

1 1 0 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 0 0 1

0 0 0 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 1 1 0

Ngưng Ngưng Ngưng Bảo hòa Bảo hòa Ngưng Ngưng Bảo hòa

Nạp qua R 1 R 2 ; Vc↑

Nạp qua R 1 R 2 ; Vc↑

Nạp qua R 1 R 2 ; Vc↑

Phóng qua R 2 ; Vc↓

Phóng qua R 2 ; Vc↓

Nạp qua R 1 R 2 ; Vc↑

Nạp qua R 1 R 2 ; Vc↑

Phóng qua R 2 ; Vc↓

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

ζn=(R1+R2)C ζf=R2C

Chu kỳ: T=T1+T2

T1: thời gian tụ nạp 1/3Vcc -> 2/3Vcc

T2: thời gian tụ xả 2/3Vcc -> 1/3Vcc

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

CC

t CC

CC

t CC

CC

V  (  1 / 3 )( 1  n )  1 / 3  2 / 3 ( 1  n )  1 / 3









T1 : Dời góc tọa độ đến thời điểm tụ bắt đầu nạp Lúc này Transitor trong IC

555 ngưng, tụ nạp qua R1, R2 theo hàm mũ tăng, đồng thời giữa 2 đầu tụ tồn tại

một điện thế 1/3Vcc (tức nạp từ 1/3Vcc -> Vcc)

Khi t=T1: Vc=2/3Vcc

CC

T CC

3

/

2

1











2

1 1

1

1









n

T

e 

2

1

1





n

T

e  T1  n ln 2 T1  ( R1  R2) C ln 2

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

f

t CC

V  2 / 3 

f

T CC

CC V e

2

3 / 2 3

/

T2 : Dời góc tọa độ đến thời điểm tụ bắt đầu phóng Lúc này Transitor trong IC

555 dẫn bảo hòa, tụ phóng qua R2 theo hàm mũ giảm:

Khi t=T2: Vc=1/3Vcc

f

T

e 

2

2

1  

2

1

2





f

T

e  T2   f ln 2 T 2 R2C ln 2

2 ln )

T    

f

T

CC

CC V e

2 3

/ 2 3

/

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

2 ln )

T    

Mạch trên không thể tạo được xung chữ nhật cân xứng, muốn mạch cân xứng cần ζn= ζf =>mắc thêm 1 diod //R2 và chọn R1=R2.

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

dạng cân xứng

Vc=0

Vc < 1/3Vcc

Vcc/3 <Vc < 2/3Vcc

Vc > 2/3 Vcc

Vcc/3 < Vc< 2/3Vcc

Vc < 1/3 Vcc

Vcc/3 < Vc < 2/3Vcc

Vc > 2/3Vcc

1 1 0 0 0 1 0 0

0 0 0 1 0 0 0 1

0 0 0 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 1 1 0

Ngưng Ngưng Ngưng Bảo hòa Bảo hòa Ngưng Ngưng Bảo hòa

1 1 1 0 0 1 1 0

Nạp qua R; Vc↑

Nạp qua R; Vc↑

Nạp qua R; Vc↑

Phóng qua R; Vc↓

Phóng qua R; Vc↓

Nạp qua R; Vc↑

Nạp qua R; Vc↑

Phóng qua R; Vc↓

Mạch dao động đa hài đơn ổn IC555

Cấp điện (1)

(2)

Vc < 2/3Vcc

Vc > 2/3Vcc

Vc < 2/3 Vcc

Thường trực

Xung (-) vào

Dứt xung (-) vào

Vc > 2/3Vcc

Vc < 2/3Vcc

Thường trực

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1

0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0

Bảo hòa

Ngưng

Ngưng Bảo hòa Bảo hòa Bảo hòa

Ngưng Ngưng

Bảo hòa Bảo hòa Bảo hòa

Vc=0 (thường trực) Nạp; Vc↑ (xảy ra 1 quá trình quá độ) Nạp; Vc↑

Phóng; Vc↓

Vc > 0 Vc=0 Nạp; Vc↑

Nạp; Vc↑

Phóng; Vc↓

Vc > 0 Vc=0

) 1

t CC

Dời góc tọa độ đến thời điểm tụ bắt đầu nạp Độ rộng xung tính từ thởi điểm tụ nạp điện qua R để Vc tăng từ 0 -> 2/3Vcc

Khi t=T: Vc=2/3Vcc

) 1

( 3

/

T CC



T

e

 3

1 T   ln 3  RtC ln 3

Mạch dao động đa hài đơn ổn IC555

Mạch dao động đa hài phi ổn bằng

cổng logic