Khối mạch vi phân: • Sơ đồ mạch: • Hoạt động của mạch: Khi có xung dương kích thì điện áp dương ra làm D1 tắt, khi đó điện áp ra chính là điện áp trên R3.. Khi có xung âm kích vào thì
Trang 1I/ CÁC CHỈ TIấU KỸ THUẬT VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:
Chỉ tiờu kỹ thuật:
• Mức dưới : 3 V
• Thời gian quột thuận : 320 ms
Sơ đồ khối:
Giản đồ thời gian và dạng điện ỏp của mạch tạo quột đường thẳng:
1
-Mạch tạo
xung kích phân 1 phía Mạch vi
Mạch tạo xung vuông Mạch tạo quét
Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc cho xung vuông
Mạch khuếch đại
đảo pha
U quét
U 4
U 5
U1
U2 tổng
U3
U4
U5
U2
Uhạn chế = 3V
Trang 2II/ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CHỨC NĂNG LINH KIỆN CỦA TỪNG KHỐI:
1 Khối tạo xung kích :
Để tạo xung kích ta sử dụng mạch tạo xung TRIGGER R-S dùng 2 phần tử NAND
• Sơ đồ mạch:
• Bảng hoạt động:
2 Khối mạch vi phân:
• Sơ đồ mạch:
• Hoạt động của mạch:
Khi có xung dương kích thì điện áp dương ra làm D1 tắt, khi đó điện áp ra chính
là điện áp trên R3 Khi có xung âm kích vào thì đáp ứng của mạch cũng tạo ra điện
áp âm và khi đó D1 bị thông hoàn toàn, điện áp ra khỏi khối mạch bằng 0 Mạch vi phân một phía cắt chu kỳ âm của xung kích
2
-R3
C1
D1
Tõ m¹ch t¹o ®iÓm lµm viÖc U Bo cña khèi 6
Trang 33 Mạch tạo xung vuông:
• Sơ đồ mạch:
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Sử dụng mạch TRIGGER SMITH đầu vào 2 cực tính Mạch hoạt động theo 2 chế độ:
- Chế độ 1 (khi chưa có xung kích):
Khi đó : T1 tắt do không được phân áp suy ra đầu ra Ura T1 ở mức cao , T2 thì thông bão hoà do được phân áp qua (R4 nt R5)//R7
Vì vậy : Ura = Ura T2 = Ura min D2 phân cực thuận → D2 thông
- Chế độ 2 (khi có xung kích dương):
Khi đó T1 thông dẫn đến đầu ra Ura T1 ở mức thấp làm cho T2 tắt do không có phân
áp T2 tắt dẫn đến đầu ra Ura T2 ở mức cao D2 bị phân cực ngược → D2 tắt
3
-+ E C
T1
T2 R7
D2 R5
VR1 C2
R6
U
Bo
Tõ m¹ch t¹o
®iÓm lµm viÖc khèi 6
Trang 4Dạng điện ỏp Ura phụ thuộc vào điện ỏp Uvào :
Trong đú UBo là giỏ trị điện ỏp cần được tạo ra từ khối hạn chế và tạo điểm làm việc để TRIGGER hoạt động Giỏ trị của UBo được xỏc định bằng:
2
U U
UBo vào min + vào max
=
4 Mạch tạo điện ỏp quột < mạch Bostrap>:
• Sơ đồ mạch :
4
-+EC
D2
T4 T3
D3
R9
R10
+ C 0
C3
VR2
Uquét
Xuống khối khuếch đại đảo pha
Khối tạo xung vuông
Ura max
Ura min
Uvào max
B
Ura
UBo
Trang 5• Chức năng của các linh kiện:
- D3 : chỉ cho C3 nạp, không phóng ngược lại
- C0 : lớn hơn C3 rất nhiều để UCo = hằng số khi C0 nạp cho C3, là tụ phản hồi từ đầu ra về đầu vào
- R9, VR2 và C3 tạo điện áp quét
- R10 : tải Emitor
- T3, T4 là tầng ghép Darlington có trở kháng đầu vào rất lớn
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Thời điểm ban đầu khi chưa có xung kích ta thấy ở tầng tạo xung vuông T1
đóng, T2 thông bão hoà làm cho UraT2 thấp → D2 thông Lúc này T3,T4 tắt Tụ C0
được nạp đầy từ +EC → D3 → C0 → R10
- Xét quá trình nạp của tụ C3:
Khi có xung dương kích vào thì D2 phân cực ngược dẫn đến T3,T4 thông bão hoà Lúc này tụ C3 bắt đầu nạp Ta thấy rằng do T3,T4 mắc Darlington cho nên trở kháng đầu vào vô cùng lớn dẫn đến dòng IB qua T3,T4 rất nhỏ, chính vì vậy dòng nạp Inạp cho tô C3 chính bằng dòng qua R9 và VR2 Điều đó làm Uquét ra tăng từ từ theo đường thẳng Thời gian này rất nhỏ nên ta chỉ quan tâm đến giai đoạn sau Khi xung kích tắt, D2 thông cũng là lúc D3 tắt, lúc này C0 đóng vai trò nh nguồn một chiều nạp điện cho tô C3 Do tô C0 có giá trị lớn hơn C3 rất nhiều nên quá trình nạp của tụ C3 < quá trình phóng của C0 Ta có thể coi nh là UCo không đổi trong suốt quá trình này → dòng Inạp cũng không đổi
- Xét quá trình phóng của C3:
Trong khi xung tắt thì D2 thông cũng là thời điểm tụ C3 phóng điện qua D2 → T2
thông → R6 → GND Ta có τphóng = C3× Ri thông rất nhá Do đó, thời gian phóng cũng chính là thời gian hồi phục của mạch
5 Mạch khuyếch đại đảo pha: 5
Trang 6-• Sơ đồ mạch:
• Chức năng của các linh kiện:
- R11, R12 là các điện trở phân áp đầu vào của khối
- T5 là Transistor làm việc ở chế độ khuyếch đại EC thực hiện đảo pha điện áp
- VR3 kết hợp với R13 thay đổi giá trị tải ở cực E của T5 để biến đổi dòng IET5, ICT5
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Đây là mạch mắc EC làm việc ở chế độ khuếch đại, điện áp Uquét qua mạch phân
áp R11, R12 vào cực BT5 sẽ bị đảo cực tính Tại đầu ra UCT5 được ghép qua D4 đưa vào khối hạn chế và tạo điểm làm việc
- Khi Uquét chưa đạt giá trị Uquét max thì D4 tắt → Khối hạn chế và tạo điểm làm việc
sẽ định điểm làm việc cho khối tạo xung vuông tại UBT1 = UBo
- Khi Uquét đạt giá trị Uquét max thì D4 thông → Khối hạn chế và tạo điểm làm việc sẽ tạo một điện áp thích hợp đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông và kích cho mạch tạo xung vuông lật trạng thái
6 Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc:
-Tíi m¹ch h¹n chÕ vµ t¹o ®iÓm lµm viÖc
R14
R13
R11
T5
V R3
R1 2 D4
U q u Ðt
Trang 7• Chức năng linh kiện:
- R15, R16 và VR4 là mạch phân áp tạo U0 từ khối khuếch đại đảo pha Để đơn giản trong tính toán U0 thì giá trị của R17 cần chọn rất lớn so với các điện trở của nhánh phân áp
- D4 , R17 cùng khối phân áp tạo U0 tạo thành mạch hạn chế trên
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Hoạt động của mạch phụ thuộc vào sự hoạt động của mạch hạn chế trên D4, R17
cùng khối phân áp tạo U0:
- Khi điện áp đầu vào được lấy từ đầu ra của khối đảo pha là UCT5 tương ứng với giá trị điện áp Uquét tăng chưa đạt Uquét max thì khối hạn chế trên có D4 tắt, ngăn điện
áp Uquét không cho hồi tiếp về đầu vào của khối tạo xung vuông Lúc này việc ổn định chế độ và tạo làm việc của mạch tạo xung vuông hoàn toàn do mạch phân áp
U0 quyết định
- Khi điện áp đầu vào được lấy từ đầu ra của khối đảo pha là UCT5 tương ứng với giá trị điện áp Uquét đạt tới Uquét max thì khối hạn chế trên có D4 thông Điện áp này
TRIGGER lật trạng thái
7
Trang 8-Mạch tương đương:
Nhìn vào mạch trên, ta thấy:
- Khi Uvào > U0 (tức là điện áp Uquét tăng chưa đạt Uquét max ) thì D4 tắt, Ura = U0 qua
T6 và D1 đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông định điểm làm việc UBT1 = UBo
- Khi Uvào < U0 (khi đó Uquét = Uquét max) thì D4 thông, Ura = Uvào thông qua T6 và D1
đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái
8
-U0
UquÐt = U
C(T5)
UB(T6)
Trang 9III/ TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ CHO TỪNG PHẦN TỬ TRONG MẠCH:
Từ chỉ tiờu kỹ thuật: - Biờn độ quột: 8V
- Mức dưới : 3V (= Uquột min)
⇒ Điện ỏp nguồn phải chọn lớn hơn tổng của biờn độ quột và mức dưới:
EC > Uquột max = (8 + 3)V = 11V ⇒ Lấy EC = 15V
1 Khối tạo xung kớch:
Dựng IC MOS 4011 cho hai phần tử NAND
R1, R2 khoảng vài trăm KΩ Với mạch này, ta chọn R 1 = R 2 = 100KΩ
2 Khối mạch vi phõn:
2π
ms 320 2π
T
RC<< = =
với T = Tquột thuận + Thồi phục ≅ Tquột thuận (do thời gian hồi phục rất nhỏ so với thời gian quột thuận)
⇒ Chọn C 1 = 100 pF ; R 3 = 10KΩ (R3 ì C1 = 10-6 << 0,05)
3 Mạch tạo xung vuụng:
C2 là tụ tăng tốc nờn cú giỏ trị nhỏ (cỡ pF) ⇒ Chọn C 2 = 100 pF
Hai transistor T1, T2 chọn loại C828 cú β = 50
Ungưỡng max = Uquột min + UBE(T4) + UBE(T3) – UD2 = 3 + 0,65 + 0,65 – 0,65 = 3,65 V
Chọn Ungưỡng min < Ungưỡng max cỡ hơn 1V để mạch TRIGGER khụng bị lật trạng thỏi khi Uquột chưa đạt mức Uquột max⇒ Lấy Ungưỡng min = 2V
⇒ = + =3,652 +2≈2,8V
2
U U
UBo vào min vào max
7 5 7
E(T1) C(T1)
C min
R R
R ε
với ε
1 R
R
E
+
= +
=
Chọn R 5 = 10 KΩ ; R 7 = 22 KΩ ⇒ε =0,69
V 2
V 15 1 U
E R
R
min ngưỡng
C 6
0,69
1
ε
≈
−
=
−
9
Trang 10-UR6 max = Ungưỡng max – UBE(T1) = 3,65 – 0,65 = 3 V
UR6 min = UBo – UBE(T1) =2,8 – 0,65 = 2,15 V
R
U I
I
6
R6 (T2)
E
UC(T2) = Uquét + UBE(T4) + UBE(T3) – UD2 = 3÷11V + 0,65V = 3,65 ÷ 11,65 V
Ω 5 1 , 1 1
mA 2,15
V ,65) 1 3,65 (15
I
U E VR R
R
E(T2)
C(T2) C
1 8
÷
÷
−
=
−
= +
=
⇒ Chọn R 8 = 4,7 KΩ ; VR 1 = 1KΩ
4 Mạch tạo điện áp quét:
Chọn T3, T4 loại C828 có β = 50
⇒ Chọn dòng Inạp = 0,1 mA (=dòng qua R9 và VR2)
F
4 , 6 ,
1
20
µ
7 2 0,65V 0,65V
V 1 3
ms 3 0,1mA U
U U
T I U
T
I
C
C
T I dt I
C
1
U
(T3) BE (T4)
BE quÐt
n¹p C3
n¹p
3
3
n¹p T
n¹p 3
C3
÷
= +
+
÷
×
= +
+
=
=
⇒
=
⇒ Chọn C 3 = 10 µF.
C0 >> C3 để dòng nạp cho tô C3 là hằng số trong quá trình nạp
⇒ Chọn C 0 = 2200 µ F.
UB(T3) = Uquét + UBE(T4) + UBE(T3) = 3÷11V + 0,65V + 0,65V = 4,3÷12,3 V
Ω
÷
≈
÷ +
−
= +
−
= +
K 20,5
mA 0,1
12,3)V
4,3 (0,65
15V I
) U (U E
VR R
R
n¹p
(T3) B D2 C
2 9
B(T3)
⇒ Chọn R 9 = 47 KΩ ; VR 2 = 10 KΩ
Inạp là dòng phân áp của T3 và cũng là dòng nạp cho tô C3 cho nên Inạp >> IB(T3) để
Inạp≈ const trong quá trình nạp ⇒ Lấy Inạp = (50 ÷ 100) IB(T3)
50
1 100
1
IB(T3) n¹p = ÷
=
⇒ IE(T4) = β2 IB(T3) = 502 × 0,001 ÷ 0,002 mA = 2,5 ÷ 5 mA
10
Trang 11-mà = ÷ Ω
÷
÷
=
=
5
11
K
1,2 V 2,5
V 3 I
U R
R
E(T4)
quÐt E(T4)
5 Mạch khuếch đại đảo pha :
Chọn T5 loại C828 có β = 50
UC(T5) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) – UD4 (với UB(T1) = Ungưỡng min ÷ Ungưỡng max)
= 2÷3,65V + 0,65V + 0,65V – 0,65V = 2,65 ÷ 4,3 V
Inạp là dòng phân áp của T5, thông thường dòng phân áp gấp (5÷10) lần dòng bazơ
8
1
IB(T5)= n¹p =
IC(T5) = IE(T5) = β IB(T5) = 50 × 0,0125 mA = 0,625 mA
mA 0,625
4,3V 2,65
15V I
U E R
R
C(T5)
C(T5) C
14
Điều kiện để T5 hoạt động bình thường là UE(T5) max < UC(T5) min
12 11
12 quÐt
(T5) BE (T5)
B (T5)
+
=
−
=
⇒ Chọn R11, R12 theo công thức trên thoả mãn điều kiện UE(T5) max < UC(T5) min Thử
lấy R 11 = 6,8 KΩ ; R 12 = 2,2 KΩ thay vào công thức trên:
2,04V 0,08
0,65V K
(6,8
K 2,2 V
1
3
Ω +
Ω
÷
) 2 , 2 1
⇒ thoả mãn điều kiện: UE(T5) max = 2,04 V < UC(T5) min = 2,65 V
Ω
÷
=
÷
=
= +
K 3,3 0,1 mA
0,625
V 2,04 0,08
I
U VR R
R
(T5) E
(T5) E (T5)
⇒ Chọn R 13 = 2,2 KΩ ; VR 3 = 1KΩ
6 Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc :
Chọn T6 loại C828 có β = 50
R18 phải lớn để chỉ có một phần nhỏ dòng theo R18 xuống đất còn hầu hết dòng quay về mạch tạo xung vuông ⇒ Chọn R 18- 11 - = 6,8 KΩ
Trang 12UB(T6) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) (với UB(T1) = Ungưỡng min ÷ Ungưỡng max)
= 2÷3,65V + 0,65V + 0,65V = 3,3÷4,95 V
4,95V 3,3
15V U
E VR
R
R
B(T6)
C 4
16
÷
=
=
⇒ Chọn R 15 = 10 KΩ ; R 16 = 5,6 KΩ ; VR 4 = 1KΩ
Để đơn giản cho việc tính toán U0 thì R17 > R16 + VR4
⇒ Chọn R 17 = 10 KΩ
III/ MẠCH IN:
Chọn chỉ tiêu kỹ thuật để làm mạch in:
- Biên độ quét : 8V
- Mức dưới: 3V
- Thời gian quét thuận: 320ms
Giá trị thực tế của các phần tử trên mạch in:
R1 = 100K
R2 = 100K
R3 = 10K
R4 = 5,6K
R5 = 10K
R6 = 1K
R7 = 22K
R8 = 4,7K
R9 = 47K
R10 = 1K
R11 = 6,8K
R12 = 2,2K
R13 = 2,2K
R14 = 15K
R15 = 10K
R16 = 5,6K
R17 = 10K
R18 = 6,8K
VR1 = 1K
VR2 = 10K
VR3 = 1K
VR4 = 1K
C0 = 2200µF
C1 = 100pF
C2 = 100pF
C3 = 10µF
T1÷ T6 : C828
D1÷ D4: 4007
12
