Khi có xung âm kích vào thì đáp ứng của mạch cũng tạo ra điện áp phân một phía cắt chu kỳ âm của xung kích... Dạng điện áp Ura phụ thuộc vào điện áp Uvào :Trong đó UBo là giá trị điện áp
Trang 1I/ các chỉ tiêu kỹ thuật và sơ đồ khối:
Chỉ tiêu kỹ thuật:
•Biên độ quét đờng thẳng : 8 V
•Mức dới : 3 V
•Thời gian quét thuận : 320 ms
Sơ đồ khối:
Giản đồ thời gian và dạng điện áp của mạch tạo quét đ ờng thẳng:
II/ 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. 1
-Mạch tạo
xung kích phân 1 phía Mạch vi xung vuông Mạch tạo 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 2• Sơ đồ mạch:
• Bảng hoạt động:
2 Khối mạch vi phân:
• Sơ đồ mạch:
• Hoạt động của mạch:
Khi có xung dơng kích thì điện áp dơng 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
phân một phía cắt chu kỳ âm của xung kích
3 Mạch tạo xung vuông:
2
-R3
C1
D1
Từ mạch tạo điểm làm việc U Bo của khối 6
Trang 3• 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 cha có xung kích):
Khi đó : T1 tắt do không đợc phân áp suy ra đầu ra Ura T1 ở mức cao , T2 thì thông bão hoà do đợc 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 dơng):
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 ngợc → D2 tắt
3
-+ E C
T1
T2 R7
D2
R 5
VR 1
C 2
R6
UBo
Từ mạch tạo
điểm làm việc khối 6
Trang 4Dạng điện áp Ura phụ thuộc vào điện áp Uvào :
Trong đó UBo là giá trị điện áp cần đợc tạo ra từ khối hạn chế và tạo điểm làm việc
để TRIGGER hoạt động Giá trị của UBo đợc xác định bằng:
2
U U
UBo vào min + vào max
=
4 Mạch tạo điện áp quét < mạch Bostrap>:
• Sơ đồ mạch :
• Chức năng của các linh kiện:
- D3 : chỉ cho C3 nạp, không phóng ngợc lại. 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- 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 cha 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 đợc nạp
đầy từ +EC → D3 → C0 → R10
- Xét quá trình nạp của tụ C3:
Khi có xung dơng kích vào thì D2 phân cực ngợc 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 tụ C3 chính bằng dòng qua R9 và VR2 Điều đó làm Uquét ra tăng từ từ theo đờng 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 tụ C3 Do tụ 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 = C3ì Ri thông rất nhỏ 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 đợc ghép qua D4 đa vào khối hạn chế và tạo điểm làm việc
- Khi Uquét cha 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 đa 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:
• Sơ đồ mạch:
6
-Tới mạch hạn chế và tạo điểm làm việc
R1 4
R1 3
R11
T5
V R3
R1 2 D4
U q u ét
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 đợc lấy từ đầu ra của khối đảo pha là UCT5 tơng ứng với giá trị điện áp Uquét tăng cha 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
quyết định
- Khi điện áp đầu vào đợc lấy từ đầu ra của khối đảo pha là UCT5 tơng ứng với giá trị điện áp Uquét đạt tới Uquét max thì khối hạn chế trên có D4 thông Điện áp này thông qua T6 và D1 đa về đầu vào của khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái
Mạch tơng đơng:
7
-U0
Uquét = UC(T5)
UB(T6)
Trang 8Nhìn vào mạch trên, ta thấy:
- Khi Uvào > U0 (tức là điện áp Uquét tăng cha đạt Uquét max ) thì D4 tắt, Ura = U0 qua T6
và D1 đa 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
đa về đầu vào của khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái
III/ tính toán giá trị cho từng phần tử trong mạch:
Từ chỉ tiêu kỹ thuật: - Biên độ quét: 8V
- Mức dới : 3V (= Uquét min)
⇒ Điện áp nguồn phải chọn lớn hơn tổng của biên độ quét và mức dới:
EC > Uquét max = (8 + 3)V = 11V ⇒ Lấy EC = 15V
1 Khối tạo xung kích:
Dùng 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 phân:
2π
ms 320 2π
T
RC<< = =
với T = Tquét thuận + Thồi phục ≅ Tquét thuận (do thời gian hồi phục rất nhỏ so với thời gian quét thuận)
8
Trang 9-⇒ Chọn C 1 = 100 pF ; R 3 = 10KΩ (R3 ì C1 = 10-6 << 0,05).
3 Mạch tạo xung vuông:
C2 là tụ tăng tốc nên có giá trị nhỏ (cỡ pF) ⇒ Chọn C 2 = 100 pF
Hai transistor T1, T2 chọn loại C828 có β = 50
Ungỡng max = Uquét min + UBE(T4) + UBE(T3) – UD2 = 3 + 0,65 + 0,65 – 0,65 = 3,65 V Chọn Ungỡng min < Ungỡng max cỡ hơn 1V để mạch TRIGGER không bị lật trạng thái khi
Uquét cha đạt mức Uquét max⇒ Lấy Ungỡng 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
ng ỡng
C 6
0,69
1
ε
≈
−
=
−
UR6 max = Ungỡng 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 = 3ữ11V + 0,65V = 3,65 ữ 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
ữ
ữ
−
=
−
= +
=
⇒ 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
à
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 quét
nạp C3
nạp
3
3
nạp T
nạp 3
C3
ữ
= +
+
ữ
ì
= +
+
=
=
⇒
=
9
Trang 10-⇒ Chọn C 3 = 10 à F.
C0 >> C3 để dòng nạp cho tụ C3 là hằng số trong quá trình nạp
⇒ Chọn C 0 = 2200 à F.
UB(T3) = Uquét + UBE(T4) + UBE(T3) = 3ữ11V + 0,65V + 0,65V = 4,3ữ12,3 V
Ω
ữ
≈
ữ +
−
= +
−
= +
K 20,5
mA 0,1
12,3)V
4,3 (0,65
15V I
) U (U E
VR R
R
nạp
(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 tụ C3 cho nên Inạp >> IB(T3) để Inạp
≈ const trong quá trình nạp ⇒ Lấy Inạp = (50 ữ 100) IB(T3)
50
1 100
1
IB(T3) nạp = ữ
=
⇒ IE(T4) = β2 IB(T3) = 502ì 0,001 ữ 0,002 mA = 2,5 ữ 5 mA
ữ
ữ
=
=
5
11
K
1,2 V 2,5
V 3 I
U R
R
E(T4)
quét 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) = Ungỡng min ữ Ungỡng max)
= 2ữ3,65V + 0,65V + 0,65V – 0,65V = 2,65 ữ 4,3 V
Inạp là dòng phân áp của T5, thông thờng dòng phân áp gấp (5ữ10) lần dòng bazơ
8
1
IB(T5)= nạp =
IC(T5) = IE(T5) = β IB(T5) = 50 ì 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 C(T5) 7 ⇒ Chọn R 14 = 15 KΩ
Điều kiện để T5 hoạt động bình thờng là UE(T5) max < UC(T5) min
R R
R U
U U
U
12 11
12 quét
(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:
10
Trang 11-2,04V 0,08
0,65V K
(6,8
K 2,2 V
1
3
Ω +
Ω
ữ
) 2 , 2 1
⇒ thoả mãn điều kiện: UE(T5) max = 2,04 V < UC(T5) min = 2,65 V
Ω
ữ
=
ữ
=
= +
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 = 6,8 KΩ
UB(T6) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) (với UB(T1) = Ungỡng min ữ Ungỡng max)
= 2ữ3,65V + 0,65V + 0,65V = 3,3ữ4,95 V
4,95V 3,3
15V U
E VR
R
R
B(T6)
C
4 16
ữ
=
=
⇒ 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 dới: 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
11
Trang 12-C0 = 2200µF
C1 = 100pF
C2 = 100pF
C3 = 10µF
T1 ÷ T6 : C828
D1÷ D4: 4007
12
