Slide bài giảng kỹ thuật xung

 Với dạng sóng khác, ngõ ra rất ít sự giống nhau  Nếu hệ thống cần cung cấp chuỗi xung có tần số khác nhau, khi đó người ta dùng mạch phát xung và mạch biến đổi dạng xung theo yêu cầu

KỸ THUẬT XUNG

CHƯƠNG 1:

NHỮNG KHÁI NiỆM CƠ BẢN

I Đại cương

II Các xung cơ bản III Một số khái niệm

I Đại cương:

 Tín hiệu là dạng biểu hiện vật lý của thông tin:

I Đại cương:

 Phân loại: Tín hiệu liên tục

I Đại cương:

 Phân loại: Tín hiệu rời rạc

I Đại cương:

Giả sử phương trình mạch điện như sau (mạch điện bậc >=2) :

Nghiệm phương trình vi phân: y=yxl+yqđ

3 Dạng nghiệm phương trình vi phân thuần nhất:

+ Nghiệm thực:

+ Nghiệm phức:

+ Nghiệm kép:

Dạng vi phân bậc 1: P ( t ) y Q ( t )

dt

dy

= +

∫ P ) ( t dt

) )

I Đại cương:

Mạch tương đương L và C:

II Các xung cơ bản:

II Các xung cơ bản:

II Các xung cơ bản:

Hàm mũ tăng Hàm mũ giảm

III Một số khái niệm:

III Một số khái niệm:

KỸ THUẬT XUNG

CHƯƠNG 2:

BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG BẰNG R,L,C

Giới thiệu:

 Đối với hệ thống tuyến tính, khi th vào là th sin-> Ngõ ra có dạng ngõ vào (khác nhau bđộ và pha).

 Với dạng sóng khác, ngõ ra rất ít sự giống nhau

 Nếu hệ thống cần cung cấp chuỗi xung có tần số khác nhau, khi đó người ta dùng mạch phát xung

và mạch biến đổi dạng xung theo yêu cầu hệ

thống.

 Dạng mạch RC, RL, RLC (mắc nt hoặc //) -> hình thành mạch lọc thụ động

 Dạng Opamp kết hợp vòng hồi tiếp R,L,C -> mạch lọc tích cực

 Có 4 dạng: lọc thông thấp, thông cao, dải thông, dải triệt

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là tín hiệu sin:

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm bước:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

Tại t=0+: i(0+)=E/R; VR(0+)=E; VC(0+)=0 Tại t=∞: i->0; VR=0; VC=E

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm bước đơn vị:

- Về mặt vật lý: Khi đóng mạch tụ C xem như nối tắt -> VR=E;

Khi t>0 C nạp -> Vc tăng -> V R giảm

- Về mặt lý thuyết: Thời gian tụ nạp là ∞, trong thực tế có thể xem tụ nạp đến giá trị αE với α=0.05

t

R = −τ

) (

) 1 ( e 1 e 1u t t1E

V

t t t

R = −τ − − −τ −

R t Ee

) 1 (

) ( 1+ = −τ1 −

t

R t E e V

E V

t

C = − −τ

) (

) 1

( e 1 e 1u t t1E

V

t t t

C = − −τ − −τ −

( )

) ( t1 e 1u t t1V

V

t t

C

C = − −τ −

• Sau thời điểm t=t1, không còn tín hiệu vào -> tụ C

phóng điện qua R -> hiệu thế hai đầu tụ giảm theo

hàm mũ

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là xung chữ nhật

Khi ζ<<t1

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là xung chữ nhật

Khi ζ>>t1

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là xung chữ nhật

Đáp ứng qua R và C với ζ khác nhau:

ζ <<t1 ta có mạch vi phân ζ >>t1 ta có mạch tích phân

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là chuỗi xung chữ nhật

* ζ<<t: Ngõ ra tại lấy giữa 2 đầu R

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là chuỗi xung chữ nhật

* ζ>>t: Ngõ ra tại lấy giữa 2 đầu R

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm dốc:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

) ( ) 1

K V

t

R = τ − −τ

) ( ) 1

K Kt

V

t

C = − τ − −τ

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm mũ tăng:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

) ( ) 1

E

Vv = − −at

) ( )

a

a E

) ( ) 1

a

a E

t u e

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm mũ tăng:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

Đặt n=a/α

) ( )

a

a E

( 1

) 1

e

e n

n E

VR −αt − − n− αt

−

=

I Mạch lọc thượng thông:

 Khi ngõ vào là hàm mũ tăng:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

) ( )]

1

( 1

) 1

(

n

n E

e E

I Mạch lọc thượng thông:

 Mạch vi phân dùng opamp

Để khắc phục nhược điểm mắc thêm 1 điện trở R1

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là tín hiệu sin:

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là hàm bước đơn vị:

Giải bằng tích phân kinh điển hoặc Laplace

t t

) ( ) 1

1

t t u Ee

t u e

E V

t t t

C = − −τ + − −τ −

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là xung chữ nhật

Muốn giảm méo dạng -> giảm ζ, tăng độ rộng xung vào

) (

) ( ) 1

1

t t u Ee

t u e

E

V

t t t

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là xung chữ nhật

Đáp ứng qua C với ζ khác nhau:

ζ >>t ta có mạch tích phân

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là hàm dốc

Tương tự:

) ( ) 1

( e u t K

Kt

V

t

II Mạch lọc hạ thông:

 Khi ngõ vào là chuỗi xung chữ nhật

* ζ<<t: Ngõ ra tại lấy giữa 2 đầu C

* ζ>>t:

II Mạch lọc hạ thông:

 Mạch tích phân dùng opamp

Ta có

III Bộ suy hao – mạch phân áp:

 Cần giảm bớt một phần điện áp, mà không làm méo dạng tín hiệu => mạch phân áp không phụ thuộc vào tần số;

III Bộ suy hao – mạch phân áp:

IV Mạch RLC:

 Xét mạch hình bên

BÀI 4: MẠCH HẠN BIÊN

I Khái niệm: là mạng 4 cực phi tuyến mà Ur thay đổi theo đúng quy luật của Uv (Ur=Uv) khi Uv chưa vượt quá 1 mức cho trước - gọi

là mức ngưỡng-> Ur giữ 1 giá trị = const gọi là U hạn chế

- Đặc tuyến truyền đạt của mạch theo Ur(t)=F[Uv(t) ] là 1 đường

Hạn biên dưới

Hạn biên hai mức

M ch c t hai m c ạ ắ ứ

M ch c t hai m c ạ ắ ứ

1 Dùng diod

M ch c t Dùng Zenner ạ ắ

1 M ch h n biên trên : ạ ạ

1 M ch h n biên trên : ạ ạ

M ch c t Dùng Zenner ạ ắ

2 M ch h n biên d ạ ạ ướ i:

2 M ch h n biên d ạ ạ ướ i:

M ch c t Dùng Zenner ạ ắ

3 M ch c t hai m c ạ ắ ứ

3 M ch c t hai m c ạ ắ ứ

CH ƯƠ NG 5: M CH GHIM M C (M ch k p) Ạ Ứ ạ ẹ

• Là m ch gi c đ nh đ nh trên hay đ nh d Là m ch gi c đ nh đ nh trên hay đ nh d ạ ạ ữ ố ị ữ ố ị ỉ ỉ ỉ ỉ ướ ủ ướ ủ i c a tín i c a tín

hi u m t giá tr đi n áp nh t đ nh Mà không làm ệ ở ộ ị ệ ấ ị

hi u m t giá tr đi n áp nh t đ nh Mà không làm ệ ở ộ ị ệ ấ ị

Ta kh o sát m ch ghim dùng diod và transitor ả ạ

2 M ch ghim đ nh trên m c đi n th b t ạ ỉ ứ ệ ế ấ

2 M ch ghim đ nh trên m c đi n th b t ạ ỉ ứ ệ ế ấ

4 M ch ghim đ nh d ạ ỉ ướ i m c đi n th b t ứ ệ ế ấ

4 M ch ghim đ nh d ạ ỉ ướ i m c đi n th b t ứ ệ ế ấ

5 M ch ghim đ nh d ạ ỉ ướ i m c đi n th b t kỳ ứ ệ ế ấ

5 M ch ghim đ nh d ạ ỉ ướ i m c đi n th b t kỳ ứ ệ ế ấ

6 M ch m t kh năng ghim áp khi Vv gi m ạ ấ ả ả

6 M ch m t kh năng ghim áp khi Vv gi m ạ ấ ả ả

=>M t kh năng ghim áp 0v khi biên đ vào ấ ả ộ

=>M t kh năng ghim áp 0v khi biên đ vào ấ ả ộ

gi m ả

gi m ả

V i nh h ớ ả ưở ng c a rd và n i tr ngu n ủ ộ ở ồ

V i nh h ớ ả ưở ng c a rd và n i tr ngu n ủ ộ ở ồ

Xét m ch sau, b qua nh h ạ ỏ ả ưở ng Vγ

Xét m ch sau, b qua nh h ạ ỏ ả ưở ng Vγ

M ch t ạ ươ ng đ ươ ng hình bên:

M ch t ạ ươ ng đ ươ ng hình bên:

n

t m c

v

V = − = −τ

) 1

( n

t m

V = − −τ

n

t m

Rng rd

V i nh h ớ ả ưở ng c a rd và n i tr ngu n ủ ộ ở ồ

V i nh h ớ ả ưở ng c a rd và n i tr ngu n ủ ộ ở ồ

Xét m ch sau, b qua nh h ạ ỏ ả ưở ng Vγ

Xét m ch sau, b qua nh h ạ ỏ ả ưở ng Vγ

M ch t ạ ươ ng đ ươ ng hình bên:

M ch t ạ ươ ng đ ươ ng hình bên:

)1

t m

c v

V = − = − −τ

f

t m

)1

t m

Rng R

R

−

−+

−

=

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 Ngắt – Bảo hòa

Vì βi b =I c => để Transitor bảo hòa βi => để Transitor bảo hòa βi b >I csat

I c = i csat = (V cc -V cesat )/R c (với V cesat <<)

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

Khi có xung kích dương vào chân B Transitor 1

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:

Mạch dao động đa hài phi ổn

• R B1 =R B2 ; R C1 =R C2 ; C 1 =C 2

không 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 R C1 -> i B2 tăng -> T2 bảo hòa-> i C2

tăng-> V CE2 giảm ≈ 0,2v-> C2 (giả sử đã nạp đầy ở chu trình trước) xả qua T2-> T1 dẫn yếu-> i C1 giảm->V C1 tăng-

> tụ C1 nạp qua re 2 duy trì dòng i B2 (T2 bh, T1 ngưng)

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

R C2 (chu trình 2) (V (chu trình 2) ( V ra1 =Vcc ; V ; V ra2 =0 )

Mạch dao động đa hài phi ổn

• R B1 =R B2 ; R C1 =R C2 ; C 1 =C 2

không 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 R C2 -> i B1 tăng-> T1 bảo hòa-> i C1

tăng-> V CE1 giảm ≈ 0,2v -> C1 xả qua T1-> T2 dẫn yếu->

i C2 giảm-> V C2 tăng-> tụ C2 nạp qua re 1 duy trì dòng i B1 (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 (

RC1 đễ bắt đầu lại chu trình 1 (V V ra1 =0 ; V ; V ra2 =Vcc )

Mạch dao động đa hài phi ổn

Mạch dao động đa hài IC555

IC định thời 555:

IC 555 trong thực tế

Mạch dao động đa hài IC555

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

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

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− −τn )+1/3 = 2/3 (1− −τn )+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

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

f

t CC

V = 2/3 −τ

f

T CC

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:

T = τ + τ

f

T CC

2

3 / 2 3

/

Mạch dao động đa hài phi ổn IC555

2 ln ) ( n f

T = τ + τ

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

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

Mạch dao động đa hài đơn ổn IC555

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

t CC

( 3

1 T = τ ln 3 = RtC ln 3

Mạch dao động đa hài đơn ổn IC555

Mạch dao động đa hài phi ổn bằng

cổng logic