Kỹ thuật điện tử phần 2

lị hoạtđộng của m ột IC khóa ta x ét m ột ví dụ điển hình lả mạch so sánh com parator... Bước 1 không cần nửa vi F] đa có dạng đáy đủ... Mỗi giá trị Ci được gọi là 1 bít.. • Đế thực hiện

Chương 3

"Kĩ th u ậ t x u n g - số” là th iiâ t ngữ bao gốm một lĩnh vực k há rộn g và quan trọ n gcủa n g à n h kĩ th u ậ t điện tử - tin học N gày nay tro n g bước p h á t tr iể n nhảy vọt của

kĩ th u ậ t tự độ n g hóa, nd m a n g ý nghía là k hâu th e n chốt, là công cụ không th ể thiếu

để giải quyết các nhiệm vụ kl t h u ậ t cụ th ể hướng tới mục đích giảm các chi phí vẽ

n á n g lượng và thời gian cho m ột qu á trin h công nghệ hay kĩ th u â t, n â n g cao độ tin cậy hay hiệu q u ả cửa chúng

lYong chương này, do thời gian han chế, c h ú n g ta chỉ để cập tới m ột số vấn để cótín h c h ấ t cơ bản, mở đ ẩu c ủ a ki t h u ậ t x u n g - số

3.1 KHÁI N IỆM CHƯNG

Tín hỉệii xuriỊi V I I íham sô'

Tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian (m a n g nội d u n g của một

qu á trìn h th ô n g tin nào đó) có hai d ạ n g cơ b ản : liên tục hay rời rạc (gián đoạn)

T ư ơ ng ứng với chúng, tổ n tại hai loại hệ th ố n g gia công, xử lí tín hiệu có n h ữ n g đặc

điểm kỉ t h u ậ t khác n h a u m a n g n h ữ n g ưu, nhược điểm khác n h a u là hệ th ố n g liên tục (analog) và hệ th ố n g rời rạc (digital) Nhiểu khi, do đặc đ iể m lịch sử p h á t tr iể n và để

p h á t huy đầy đủ ưu th ế của từ n g loại ta gặptro n g thự c tế hệ th ố n g lai ghép kểt hợp^ cảviệc gia công xử lí hai loại tín hiệu trên.Đối tư ợ n g của chương này chỉ đề cập tớiloại tín hiệu rời rạc theo thời gian gọi là tínhiệu xung

h) D ã y x u ỉ i ì ; lam giác {rătì^ cu a} :

c) D ã y xuní^ hàm mũ (xuníi kim).

D ạn g các tín hiệu x u n g th ư ờ n g gập cho

tr ê n hình 3.1 C h ú n g cd t h ể là m ộ t dãy xu n g

t u ầ n hoàn th eo thời gian với chu kỉ lặp lại

T, hay chỉ là m ộ t x u n g đơn x u ấ t hiện m ột lấn, cd cực tin h dươ ng, â m hoặc cực tín h

th a y đổi

H ỉn h 3.2 chỉ r a m ột x u n g vuông th ự c tế với các đoạn đặc tr ư n g : sườn trước, đỉnh và

sườn sau Các t h a m số cơ b ả n là biên độ,

độ rộ n g xung, độ rộ n g sườn trư ớc và sau, độ sụt đỉnh

153

3J.2 Cỉiê độ khóa của íraniỉỉo

Ti'anzito làm việc ở chế độ khóa h oạt động như m ột khóa điện tử đ ó n g mở m ạch với tốc độ n h a n h 10* do đó có Iihiểu đặc điểm khác với ch ế độ kh u ế ch đại

hợp tac đ ộ n g tới đẩu vàọ C ũng có trư ờ n g

hỢp khóa tự động ch u y ển đổi t r ạ n g thái

một cách t u á n hoàn nhờ m ạch hối tiếp

dư ơ n g nội bộ, khi đó không cán xung

điểu k hiển (xem các p h á n m ạch tạo xung

tiếp sau)

Đế đư a r a n h ữ n g đặc đ iểm chủ vếu

của c h ế độ khóa, hảy xét m ạch cụ th ể

hỉnh 3.3

Sơ đổ th ự c hiện được điểu kiện (3-1)

khi kia chọn các mức ƯỊỊ, U| củ n g như

với đ á u r a của sơ đố) Uj | = là mức nhỏ n h á t của điện áp r a ở t r ạ n g th ái H,

để ph ân b iệ t chắc chắn, ta chọn U | Ị < (chảng h ạ n U ị ị = 1,5V khi Ệ^, = 5V).Phù hợp với điểu kiện (3 -1), điện áp vào phải n ằm dưới nivíc ư | {được h iểu là điện

áp vào lớn n h ấ t đ ể tr a n z ito vẫn bị khóa chác U ị = ^ V n y \ x ^ - tr a n z ito silic ngiỉời

ta chọn ư | = 0,4V

rviii uu Aun^ uitíu Kiiitỉn cục LIIIII UUUẲI^ uuci LUI uiiu VÍIU ^ ^11

c h u y ể n s a n g t r ạ n g th á i mở (bào hòa), điện áp ra khi đó p h ả i th ỏ a m ã n đ iểu kiện

ƯJ , ^ Ư Ị D iện tr ở c họ n th íc h hợp đ ể thời g ia n q u á độ đủ n h ỏ và d ò n g

k h ô n g q u á lớn, r h ẳ n g h ạ n = f>kQ X á r d ịn h Rịị đ ế khi 11^, = U ị Ị = 1,5V thì

^ U| = 0,4V M uốn vậy = liììA với = 100 khi đd d ò n g bazơ

^Hbh ^ 10/<Ạ D ể tr a n z ito bão hòa vững, chọn ỉịị = 100//A (tức là cd dự t r ữ 10 lấn),

lúc đd lưu ý U|ỊỊ - 0,6V cd

( 1 , 5 - 0 , 6 ) V

b - Đặc t í n h truyền đ ạ t c ủ a sơ đổ với n h ữ n g th a m sổ t r ê n cho ở h ìn h 3.4 Đ ể đ á n h

giá m ức tin cậy của khda, người t a định ĩighỉa các th a m số độ dự t r ữ c h ống n h iễu ở

giảm được, lììuốn Sị tă n g , cấn

t ă n g mức ƯJ (xem biếu thức 3.2l

Muốn vậy, ngiíời ta đưa vào mạch

bazơ một hoậc vài điôt hoặc nối

vào đó một m ach p hân áp fh.3.5

N hữ n g biện p háp nêu trê n n h ấ t th iế t

cán sử d ụ n g khi d ù n g tra n z ito G ecm ani

làm p h ầ n tử k hóa vì ƯBI-; đ ể mở tra n z ito

ph ầ n lón nhò hơn ưci;bh Trong m ạch

3.5a điện trở R2 đ ể nối m ạch dòng ngược

tiếp giáp với BC và m ạ ch 3.5c R2 được

nối với m ột nguốn 1 chiều điện t h ế âm

với mục đích đ ể tr a n z ito khóa chắc hơn

khi không có x u ng điều k h iển ở lối vào

c - M ột d iể m cản lưu ý là khi sử d ụ ng

tra n z ito là m p h ẩ n tử k hda cấn chú ý tới

các tín h c h ấ t động (quá độ) cùa m ạch và

yêu cấu cơ b ả n là cẩn u â n g cao tính tác

động n h a n h của khđa Khi đđ biện pháp

cơ bản là n g á n ng ừ a hiện tư ợ n g bão hòa

sâu c ủa tr a n z ito bằ n g các giải ph áp kĩ

th u ậ t m ạch (xem [ 1], [2])

T hông thường, tín h c h ấ t tẩ n số của

khóa được biểu thị bởi các th a m số tr u n g

bình vễ thời gian t r ễ tín hiệu (h.3.6)

Các giá trị î], ĩz th ư ờ n g nhỏ n o ' “'' - n h ư n g khỗng ih ể bỏ q ua đặc biệt là

Tz lión quan tới thời gian hổi phục điện trở ngược khi chuyến tra n z ito từ mở san g

khóa khi qu an tâ m tới tính làm việc đổng bộ (nhịp n hàng ) giữa các khối hoậc các sơ

đổ khác nhau khỉ thực hiện m ột nhiệm vụ xử li tin cụ thể, điều này càn g quan trọ n g tro n g các hệ th ố n g điều khiển, tính toán vi khi ghép nổi giửa các khối hoậc cái mach, thời gian tr ề này bị cộng tích lũy

• Một điểm cán n h ậ n xét nữa

là từ hinh 3.3 th ấ v rằ n g mức cao

(nníc H) nằnì th ấ p hơn nhiều so

với giá trị nguổn cun g cấp ưex- và

phu thuộc m ạ n h vào giá trị Rc, để

kh;iç phục nhượí' điếm này, thực

tô' người ta th ư ờ n g mác nối tiếp

sau riơ dổ khóa em itơ c h u n g một

-ì.y.-? Chẽ độ khóa của khỉiẽch đại íhuât toán

Khi làm việc ở c h ế độ xung, m ạch vi điện tử tuvến tính hoạt động như một khóađiện tử đóng, mở n h a n h , điểm làiiì việc luôn n à m tro n g vùn g bão hòa của đặc tuyếnIruy ẻn d ạ t Ur;i == fíUvno) (h.2.104) Khi đô điện áp ra chi n ằ m ở một, tro n g hai mứcbão hòa Unuii.-ix và u,áni.ix ú n g với các biên độ ưv đủ lớn Dể m ình họa nguyêr lị hoạtđộng của m ột IC khóa ta x ét m ột ví dụ điển hình lả mạch so sánh (com parator)

a “ Mạch so s ả n h (h.3.8) th ự c hiện qu á trin h so s á n h biên độ c ủ a điện áp đưa vào

(UvMít) với một điện áp c h uấn (Ungưõnị:) có cực tính cd t h ế là dương hay ám Thông

th ư ờ n g giá trị Un.*ií(íng được định trước cố định và m a n g ý nghĩa là m ột th ô n g tin

ch u ẩn (tương tự n hư q u ả cân tr o n g phép cân trọ n g lượng kiểu so sán h ), còn giá trị UvMo ià một lượng biến đổi theo thời gian cấn được giáiìi s á t theo dõi, đ á n h giá, m a n g

th ô n g tin của q u á tr ì n h độn g (thư ờng biến đổi chậm th eo thời gian) cần được điểu

kh iể n tro n g m ột dải hay ở m ộ t t r ạ n g th á i m o ng muốn Khi hai mức điện áp này bằng

n h a u (Uvào — Ungưỏng) tại đ ẩ u r a bộ so sán h sẽ cd sự th a y đổi cực tín h của điện áp

từ Urtỉmax tới ưí^ni;ìx hoặc ngược lại Trong trư ờ n g hợp riêng, nếu chọn Un«ü('íng = 0 thi thực c h ấ t m ạch so s án h đ á n h dấu lúc đổi cực tín h của Uvào-

T rong mạch h ình 3.8a Uvào và Unguõng được đưa tới hai đ ấu vào đảo và không đảo

tư ơ n g ứng của IC H iệu của c h ú n g ƯCÌ = Uv “ Ungijfîng là điện áp giữa hai đ ấu vào của IC sẽ xác đ ịn h hàm tru y ề n của nó :

tức là điện áp ra đổi cực tín h khi c h u yển q ua giá trị - ngườ ng Nếu ư^.„,

và tro n g hình 3.8a đổi vị trí cho n h a u hay cùng đổi cực tỉn h (khi vị tri giữ

n.ííuyên) thì đặc tính hình 3.8b đảo ngược lại nghỉa là íh.38c và d)

+4-^

© V n g U ư n g

-9à Urpi Jế

tlram ax.

d)

¡ ¡ ìn h Ầ.8 : ư), c ) - lìô s o s á n h ilĩim: Í C ih u ộ t Uìốn v ớ i h a i k i ể u n i ẩ c k h á c n h a u r ứ

h), d ) - ỉ í à t n i r u y en ÚỊìi lUíĩnị; ứnỉỊ c ủ a íhútìi;.

Khi u , < thì u , , = - u ;m max

(3 -4 )Khi u , > thì u ,3 = + u :ra max

b - Trong n h ữ n g trư ờng hợp biên độ của và lớn hơn giá tr ị đ iệ n ápđẩu vào tối đ a cho phép của IC, c ầ n m ắc c h ú n g q u a bộ p h â n áp điện trở trư ớ c khi đưa tới các đ ầ u vào của IC G iống n h ư k hó a tra n z ito , khi làm việc với các tín hiệu

x u n g biến đổ'i n h a n h c ấn lưu ý tới tín h c h ấ t q u á n tín h (trễ) của IC t h u ậ t to án Với các IC t h u ậ t to á n tiê u c h u ẩn hiện nay, thời gian t à n g của điện á p r a k h o ả n g V///S, do

đó việc d ù n g c h ú n g t r o n g các m ạch c o m p a ra to r cố nhiều h ạ n c h ế khi đòi hòi độ chính xác cao Trong điều kiện tố t hơn, việc sử d ụ n g các IC c huyên d ụ n g được ch ế tạo sẵn

sẽ có tốc độ c h u y ển biến n h a n h hơn nhiéu cấp (cỡ v/ns ví dụ loại /¿A710, AI 10,

L M 3 1 0 -3 3 9 hay N E521 ) H oặc d ù n g các biện pháp kỉ t h u ậ t m ạch đ ể g iả m k h o ả n g cách giữa 2 mức

c - Có th ể m ỏ rộng chức n â n g của m ạch so s á n h nhờ m ạ ch h ỉn h 3.9a với đặc tín h

tru y ề n đ ạ t cho t r ê n h ìn h 3.9b, gọi là bộ so s á n h tổng

Từ đặc tín h h ìn h 3.9b th ấ y rõ bộ so s á n h tổ n g sẽ c h u y ển t r ạ n g th á i ở đ ầ u r a lúc

tổ n g đại số của hai điện áp vào (đưa tới c ù n g m ộ t đ ẩ u vào) đ ạ t tới 1 giá trị n g ư ỡ n g (đưa tới đ ấ u vào kia) N ếu chọn = 0 (h.3.9a) thì m ạch sẽ lậ t lúc có điều kiện

158

Uj + U-, = 0 íh.3.9b) Các n h ậ n xét khác đối với m ạch hình 3.8a ở đây đẽu đ ú n g cho

bộ so s ả n h tổ n g khi đảo lại : đ ậ t U | và U:, tới đẩu vào N và tới đấu vào p

d - D ế xác dụiỊx xem điện áp vào có n ằm tro n g m ột giới h ạ n giá trị cho trư ớc hay

không, người ta sử d ụ n g m ạ ch so s á n h 2 ngường hlnh 3.1 Oa Thực c h ấ t m ạch này là

sự kết hợp các m ạch hìn h 3.8a và 3.8c tro n g cù n g m ột sư đố Để phối hợp các đấu

ra cửa K | và K:>, ở đây d ù n g 1 cửa logic phụ G (gọi là cửa "và", xem 3.7.2) Tĩìì lối

ra của G, = Y = 1 (tư ơng ứ ng với m ức điện á p cao) chi khi tạ i các lối ra của

Kị và K2 cd Xj = X-, = 1 Các trư ờ n g hợp còn lại với mọi giá trị X| và (tức làkhi Xị.X-, = 0), = Y = 0 (tư ơng ứng với mức điện áp thấp)

K ết hợp các tỉn h c h ấ t của m ạch 3.8a và c với tín h c h ấ t của cửa G ta n h ậ n được đậc tín h tru y ề n đ ạ t X |, Xi và Y = phụ thuộc th ể hiện t r ê n hình 3.10b

Bộ so s á n h hai ngiíờng được ứng d ụ n g đặc biệt t h u ậ n ỉợi khi cần theo dõi và khống chế tự động m ộ t th ô n g số nào đó của m ột quá trìn h tro n g m ột giới h ạ n cho phép đã được định sản (th ể hiện ở hai giá trị điện áp ngưỡng) hoậc ngược lại k h ô n g cho phép

th ô n g số này rơi vào m ột vù ng giới hạn cấm đă chỉ ra nhờ 2 n g ư ở n g điện áp tươ n g ứng

3,2 CÁC MẠCH K H Ô N G D ồ N G BỘ HAI TRẠNG THẤI ồ N Đ ỊN H

Các m ạch có hai t r ạ n g th á i ổn định ở đ ấ u ra (còn gọi ỉà m ạch trig ơ) được đặc trư n g bởi hai t r ạ n g th á i ổn định bền theo thời gian và việc chu y ển nó từ t r ạ n g th á i này s a n g t r ạ n g th á i kia (xảy r a tức thòi nhờ các vòng hồi tiếp dương nội bộ) chi xảy

ra khi đ ậ t tới lối vào thích hợp của nd các x u n g điện áp có biên độ và cực tín h thích hợp Đây là p h á n tử cơ bản cấu trú c nê n một ố nhớ (ghi, đọc) th ô n g tín dưới d ạ n g

số nhị phân

3.2 ỉ TrÌỊĩữ đô í x ứ n ỉĩ (RS-trÌỊ»ơ) dùtĩị* ír a n z iío

H ình 3.11 a và b đưa ra d ạ n g m ạch nguyên lí của m ộ t trigơ RS đối xứng Thực chất đây là hai m ạch đảo hình 3.3 d ù n g Tj và T t ghép liên tiếp nhau quR các vòng

hồi tiếp d ươ n g b ằ n g các cặp điện trở R |R ị và R^R_ị (lưu ý rà n g cách vẽ 3 - l l b hoàn

toàn tư ơ n g tự n h ư 3.1 la )

a - N g u y ê n ỉ í hoạt d ộ n g : Mạch 3.11 chi có hai t r ạ n g th á i ổn địn h b ế n là : T ị niở

T t k h ó a ứ n g với m ứ c đ iệ n á p r a Q = 1, Q = 0 hay T | khóa T 2 mở ứ n g với t r ạ n g thái ra Q = 0 Q = 1

cc

4 (Ằ

¡¡ình i.ỉ ỉ : 'ỉri^<r (Ịnị xứm^ k iể u RS dùỉỉiỉ iranzito.

Các t r ạ n g th á i còn lại là không t h ể xày ra ( T ị và T 2 c ù n g khóa) hay là không ổn định ( T ị và T 2 cù n g mở) T | và T 2 không t h ể cù n g k hóa do n gu ổn khi đó ng

m ạch sẽ đ ư a m ộ t điện áp dương n h ấ t định tới các cực bazơ T ị và T 2 có t h ể cù n g mở

n h ư n g do tín h c h ấ t đối x ứ n g không lí tư ở n g c ủ a m ạch, chỉ cần m ột sự c h ê n h lệch vô cùng bé giừa dòng điện t r ê n 2 n h á n h (IjỊỊ ^ l ị ị 2 hay 1^1 ^ 1^7), th ô n g q u a các m ạch hồi tiếp dương, độ c h ên h lệch này sẽ bị khoét sâu n h a n h c h ốn g tới m ức sơ đổ c h u y ể n

về m ột tr o n g hai t r ạ n g th á i ổn định bền đã nêu (c h ả n g h ạ n th o ạ t đ ấ u lịỊi > I 32

đố 1^.1 > 1^.2 các giảm áp âm tr ê n colectơ của T | và dương tr ê n colecta c ủ a T 2 th ô n gqua p h â n áp R 2R 4 hay R 1R 3 đ ư a vể làm ĩ ị ị ị ¿ỉ>Iịị2‘ ' dẫ n tới T ị mở T 2 k hóa N ếu ngược lại lúc đấ u lị^Ị < Ij32 th ì sẽ d ẫ n tới Tj k h ó a T 2 mở)

160

• Tuy nhiên, kh ông nối chác được m ạ c h sẽ ở t r ạ n g th á i nào tr o n g hai t r ạ n g th á i

ổn địn h đ ã nêu Đ ể đẩ u r a đơn trị, t r ạ n g thái vào ứ n g với lúc R = s = 1 (cùng có xung dương) là bị cấm Nói khác đi điều kiện cấm là R s = 0) (3-6)

• Từ việc p h â n tích t r ê n r ú t r a b ả n g

tr ạ n g th á i cùa trigơ RS cho phép xác

định t r ạ n g th á i ở đ ấ u r a của nó ứng với

tấ t cả các khả n ă n g có t h ể của các x u n g

đáu vào ở bản g 3.1 ở đây chỉ số n th ể

hiện t r ạ n g th ái hiện tại, chỉ số (n + 1)

t h ể hiện t r ạ n g th á i tư ơ n g lai của đẩ u

ra, d ấ u chéo t h ể hiệìii t r ạ n g th ái cấm

Đ ầu vào R gọi là đ ầ u vào xóa (Reset)

Đ ấu vào s gọi là đ ẩu vào th iế t lập (Set)

B ả n g 3.1 : B ả n g trạn g thái của trigơ R S

3.2.2, TrÌỊỊơ Smit dùng tranzito

Sơ đồ trigơ RS ở t r ê n lật t r ạ n g th á i khi đ ặ t vảo cực bazơ của tr a n z ito đ a n g khóa niột x u n g dương cd biên độ thích hợp để mở nó (chỉ x é t với quy ước logic dương) Cd

th ể sử d ụ n g chỉ m ộ t điện áp vào duy n h ấ t cực tín h và h ìn h d ạ n g tù y ý (chỉ yêu cầu niủc biên độ đủ lớn) làm lậ t m ạch trigơ Loại m ạ c h này có tê n là trigơ Sm it, đựợc cấu tạ o .từ các tr a n z ito hay IC tuyến tín h (còn gọi là bộ so s á n h cd trễ)

a - H ìn h 3.12 đ ư a ra m ạch nguyên lí trigơ S m it d ù n g tra n z ito và đặc tu y ế n tru y ề n

khi ưv > ưngắi ; ưra = Uramax

b - Có thể giải thích hoạt động của mạch n hư sau ; Ban đầu Tj khda (do Bj được đật tói 1 điện áp âm lớn) T 2 mở (do định dòng làm việc từ E^) lúc đd t ó o hcìa =

= Khi t ă n g Uy tới ìúc Uy > u^ióng "^1 m ạch hổi tiế p d ươ ng ghép trựctiếp từ colectơ Tj vể bazơ T-) làm T 2 bị khóa do đột biến điện áp âm từ Cj đưa tới qua m ạch R |R 2 đột biến điện á p dươ ng tại C-> đưa tới bazơ Tị q uá trìn h d ẫ n tới T

mở bão hòa, T- khóa và P h à n tích tư ơ n g tự, m ạch sẽ lật t r ạ n g th á i vể

Tị khda Tn niở lúc giảm q u a giá trị

Các giá trị và do việc lựa chọn các giá trị R |, R 2 của sơ đố 3.12aquyết định H iện tư ợ n g trê n cho phép d ù n g trigơ Sm it như m ộ t bộ tạo x u n g vuông, nhờ hổi tiếp dương m à q u á trỉn h lậ t t r ạ n g thái xày ra tức thời ngay cả khi biếnđổi từ từ H ìn h 3.13 mô tả m ộ t ví dụ biến đổi tín hiệu hình sin th à n h xu n g vuông nhờ trigơ Sniit Giá trị hiệu số Uyjöng “ ^vngMi ểpỉ c h uyển m ạch và c à n g nhỏ(điểu m o n g muốn) nếu hiệu c à n g nhỏ hay hệ số suy giàm tín hiệu do

ph ân áp R^, R-, gây r á càn g lớn tức là hệ sổ hồi tiếp d ươ ng c à n g giảm, í điểu này làm xấu tính c h ấ t của d ạ n g xung)

c - Như trên đã phân

tích, mọi cố gáng làm giảm

độ tr ễ c h u yển m ạch

A U tre = ưraniíix ~ U ra m in

đéu làni xấu đi tín h

c h ấ t hổi tiếp dươ ng và

Ịỉình ; Cììủn (io ỉh ờ i iỊÌatỉ hic n (tối tín hiệu hình sin

thành xuni^ viiỏtií^ n h ờ iriíỉír Stỉiií

Mạch hình 3.14a là 1 t ấ n g kh uếch đại vi sai có hối tiếp dương q u a Rj, R t và hổi tiếp âm dòng điện q u a R| B àng cách lựa chọn th a m sô' thích hợp, có t h ể đ ạ t tới t r ạ n g

th á i khi m ạch lật dò n g 1^, củ a m ột tr a n z ito (từ mở c h u y ển s a n g khóa) h oàn toàĩi tr u y ề n tới tr a n z ito kia, nói k h ác đi, không xảy ra t r ạ n g th á i bão hòa ờ các tra n z ito lúc mở

vá do đó n à n g cao được mức u^.,rnin (Uramin » U cK b h -) t ă n g tầ n số ch uy ển m ạchlên đ á n g kể (100MHz).

3.2.3 Trỉỵơ S m it dùriỊỉ ! C tu yẽn tỉn h

Trigơ Sniit d ù n g IC tuyến tín h th ực c h ấ t lã m ạch p h á t triể ĩi tiếp theo của sơ đổhình 3.14a, có d ạ n g cơ bản là 1 m ạch so sánh hình 3.8 a hoặc c, n h ư n g nhờ có mạchhổi tiếp dương nên mức nối và n g á t m ạch không t r ù n g n h a u như ở bộ so sán h binh thường Do cd hai d ạ n g cơ bản của m ach ao s á n h hình 3.8a và 3.8c, theo đd c ũ n g cd hai d ạ n g cơ bàn của trigơ S m it cho trê n hỉnh 3.15a và c

a - V ớ i trigơ S m i t đảo (h.315a) khi tả n g dấn U v à o từ 1 giá trị â m lớn, t a th u đượcđặc tín h tru y ề n đ ạ t d ạ n g h ình 3.15(b) Tức là :

Hình 3.15 : Trigo Sm it k iề u đ á o (a) và k iể u không đ ả o (c)

• Khi g iả m từ 1 g iá t r ị d ư ơ n g lớn, cho tới lúc Uy — m ạ c h mới lật làm

u ,3 c h u y ề n từ -Uryrnin tớ i +

• Đ ể đ ạ t được h a i t r ạ n g t h á i ổn đ ịn h c ấ n có đ iể u k iện

với K là hệ số k h u ế c h đ ạ i k h ô n g tả i c ủ a IC

Khi đd độ t r ễ c h u y ể n m ạ c h được xác đ ịn h bởi :

AUirễ = ^ (Uramax “ U ram in) — ^(ưramax “ Uramin) (3 -12 )

b - Với trig ơ S m i t k h ô n g đ ả o (h.3.15c) cđ đ ặ c tí n h t r u y ề n đ ạ t h ỉn h 3.15d d ạ n g

ngược với đ ặ c t í n h h ỉn h 3.15b T h ự c c h ấ t sơ đồ 3.15c cd d ạ n g là m ộ t bộ so s á n h tổ n g

3.9 a với 1 t r o n g số h a i đ ẩ u vào được nối tới đ ầ u r a (U 2 = T ừ p h ư ơ n g t r ì n h cân

Do cách đ ư a đ iệ n á p vào tới lối vào k h ô n g đảo (P) n ê n khi Uy cò g iá tr ị âm lớn :

Ura ~ "Uramin Uy cố g iá t r ị d ư ơ n g lớn : u ^3 = C ác p h â n tích khác

tư ơ n g t ự n h ư với m ạ c h 3 l õ a đ ã xét

c - T ư ơ n g tự n h ư sơ đò tr ig o S m i t d ù n g t r a n z i t o h ìn h 3 12a, co t h ể d ù n g các m ạch

3 1 5 a v à 3 15c đ ể t ạ o các x u n g v u ô n g góc t ừ d ạ n g đ iện á p vào b ấ t kỉ ( tu ầ n hoàn)

Khi đó ch u kì x u n g r a Tj-3 = điểu n à y đặc b iệ t co ý n g h ĩa k h i c ầ n sử a và tạo

lại d ạ n g m ộ t t í n h iệ u t u á n h o à n với th ô n g số cơ b ả n là t ẩ n số g iố n g n h a u (hay chu

kì đ ổ n g bộ n h a u ) H ì n h 3 1 6 a v à b đ ư a r a ví d ụ g iản đồ m m h h ọ a b iế n đổi điện á p

h ìn h sin lối vào t h à n h x u n g v u ô n g lối r a sử d ụ n g trig ơ S m it đảo (3 1 6 a ) v à trigơ S m it

sau đố m ạ c h lại q u a y về t r ạ n g t h á i ổ n đ ịn h b é n b a n đ ẩu Vì t h ế m ạ c h còn có tê n là

trig ơ m ộ t t r ạ n g t h á i ổ n đ ịn h h a y đ a h à i đợi h a y đơn g iả n hơn là m ạ c h rơle thời gian

164

ỉ ỉ ìn ỉ i J Ị 6 : Ịỉic/Ì d ổ i d a o dộtiíỊ hình ỵin sa/ií^ xtaiiỊ vuôỉtíỊ cùm; ÍÜH s ổ dù/a; írii;ư Sìỉìit d ủ o ( a )

và kỉnưii; d ủ o (h).

3,3.1 Đa hài đợi dùng íranzito

H ìn h 3 l 7 a chỉ r a m ạ c h đ iện n g u y ê n lí và h ìn h 3.17b là g iả n đổ đ iệ n á p - thời gian

m in h h ọ a n g u y ê n lí h o ạ t đ ộ n g c ủ a m ạ c h đ a h ài đợi d ù n g tr a n z ito

d )

t

ỉ ỉ ì n h X 7 7 ; M ạ ch đìộn ỉiịỉiivcn ỉí d a h ài ctợi dùn^ iratnÌLo (a) ¿lủĩi đ ò ih ờ i g ỉa n (b).

T h ự c c h ấ t m ạ c h h ỉn h 3 1 7 a là m ộ t trig ơ RS, t r o n g đó m ộ t t r o n g các đ iệ n trở hổi tiếp d ư ơ n g được th a y b ằ n g m ộ t tụ điện T r ạ n g th á i b a n đ ẩ u T 2 m ở T j k h d a nh ờ R,

T t mở bão hò a là m I^CỈÍ^ ~ ~ ^ khóa), đ â y là t r ạ n g t h á i ổ n đ ịn h b ể n(gợi là t r ạ n g th á i đợi)

165

Lúc t = t(ì có x u n g điện áp dươ ng ở lối vào mở Ti, điện t h ế cực colcctơ cúa T¡ giảm từ +E x uố ng g ầ n b ằ n g 0 Bước n h ảy điện t h ế này th ố n g qu a bộ lọc t á n cao RC đặt toàn bộ đến cực bazơ của T 2 làm điện th ế ở đd đột biến từ m ức th ô n g (k h o ả n g -K),6Ví đến mức - E + 0,6V ^ - E , do đố T 2 bị khóa lại Khi đó Ti được duy trì ở trạ n g thái nìở nhô m ạch hổi tiếp dư ơ n g R1R2 ngay cả khi điện á p vào b ằ n g 0 Tụ c

(đấu q u a R đến điện t h ế +E) b át đ ầ u nạ p điện làm điện th ế cực bazơ T 2 biến đổi theo quy lu ậ t :

với điều kiện đẩu : ƯỊỊ-.(t = = - E

và điểu kiện cuối : U ß2(t ^ co) - E

T t bị k h d a cho tới lúc t = t | (h.3.17b) khi Uị^2 ểiá tr ị -H),6 k h o ả n g thờigian này xác địn h từ điều kiện ư j p ( t | ) ~ 0 và quyết định độ dài xuĩìg r a :

Sau lúc t = t | , mở và q u á t r ì n h hồi tiếp dươ ng qu a R |, R-> đưa m ạ c h vé lại

tr ạ n g th á i ban đầ u , đợi x u n g vào tiếp sau (lúc t = t-í) Lưu ý n h ữ n g đ iều t r ì n h bày

(Tjj là độ rộ n g x u n g vào và Ty là chu kì x u n g vào) và khi điểu kiện (3 - 1 7 ) được thỏa m â n th ì t a lu ô n 'c d chu kì x u n g r a = Ty

3.3.2 Mạch đa hài đợi dùtĩỊỉ ỈC íhuật toán

H ình 3.18a đ ư a ra 1 d ạ n g của sơ đổ nguyên lí m ạch đa hài đợi d ù n g IC t h u ậ t to á n

và hỉnh 3.18b là giản đỗ thời gian giải thích h o ạ t đ ộn g của m ạch Đ ể đơn giản, giảthiết IC được cung cấp từ m ột nguổn đối xứng ± E và khi đó Uramax = lUraminl = ưm;ixBan đ ẩ u lúc t < ti, Uv = 0 ; D th ô n g nối đ ấ t (bò q u a s ụ t á p th u ậ n t r ê n đíôt) do

Ura = -U m ax từ đó ƯN = Uc: = 0 Q u a m ạch hồi tiếp dương R i R 2, -U m ax đ ư a tớiđầu vào p điện áp Up = -ySUmíix

(với ß - ——- ^ là hệ số p h â n á p m ạch hổi tiếp).

đây là t r ạ n g th á i ổn đ ịn h b é n ( tr ạ n g th á i đợi) của mạch

Lúc t = ti có x u n g n h ọ n cực tín h d ươ n g tới đấ u vào p N ếu biên độ th íc h hợp vượthơn giá tr ị - ß U m a x , sơ đổ lật san g tr ạ n g th á i cân b ằn g không bền với Ura = +ưramax

cho tụ C làm cho U c = U n dương d ầ n cho tới lúc t = Ì 2 khi đó U n = /3Uniíix thì xảy

ra đột biến do điện t h ế đẩ u vào vi m ạch U n - ư|> đổi dấu, điện áp r a đổi dấu lầnthứ hai U ra = -U m a x (lưu ý tro n g k h o ả n g ti - t 2, U n = U (: > 0 n ê n đ iô t bị p h â ncực ngược v à tá c h khỏi mạch)

Tiếp đố, sau lúc Ì 2 tụ c p h ó n g điện q u a R hướ ng tới giá tr ị đ iện áp r a lúc đó là

trị 0, m ạch quay về t r ạ n g th á i đợi b a n đầu N ếu x u n g khởi đ ộ n g ưvào cực tính âm ,

có t h ể d ù n g sơ đổ hình 3.18c với t ẩ n số x u n g r a th a y đổi được nh ờ R H o ạ t động c ủ amach đươc m in h ho a tr ê n đố thi h ìn h 3 - 1 8d

166

th a y giá t r ị ư c (ti) = 0, Uc(t2) = /í^UiTOix vào phương trìn h (3-18) có :

Ri

(3 -1 9 )

167

Gọi t 3 - t 2 = là thời gian hối phục về t r ạ n g th á i b a n đ ấ u c ủ a sơ đố, có liẽn

q u a n tới q u á t r ỉ n h p h ó n g điện của tụ c từ m ứ c vễ m ứ c 0 h ư ớ n g tới lúc xáclập Uj,(oo) = x u ấ t p h á t từ ph ư ơ n g t r ì n h ; [5]

So s á n h hai biểu th ứ c xác định và t h ấ y do ß < l n ê n » t h f - N gười t a cố

g á n g chọn các th ô n g số và cài tiế n m ạch đ ể ể iả m nhỏ, n à n g cao độ tin cậy của

m ạch khi có dãy x u n g tá c động đ ầ u vào Khi đó c ầ n t u â n th e o đ iề u k iện :

+ t , ĩ < T , , , = T , , ( 3 - 2 2 )

với Ty là chu kỳ dãy x u n g khởi động ở cửa vào C ác hệ th ứ c ( 3 - 1 9 ) và ( 3 - 2 1 ) cho xác định các th ô n g số q u a n tr ọ n g n h ấ t c ủ a m ạ c h 3.18a

3.4 MẠCH K H Ô N G D ồ N G BỘ HAI TRẠ N G T H Á I K H Ô N G Ổ N D Ị N H

(DA HÀI T ự DAO DỘNG)

3.4J Đa hài dùng tranzito

Nếu th a y t h ế điện trở hồi tiếp còn lại t r o n g m ạ c h h ìn h 3.17 b ằ n g 1 tụ đ iện th ứ 2

t a n h ậ n được m ạch h ìn h 3.19 là m ạ ch đa hài tự dao đ ộ n g d ù n g tr a n z i t o L úc đd tr ạ n g

th á i cân b ằ n g của m ạch (m ột tr a n z ito khda, m ộ t t r a n z i t o mở) chi ổ n đ ịn h tr o n g m ộ t thời gian hạ n c h ế nào đd, rổi tự độ ng lật s a n g t r ạ n g th á i kia v à n g ư ợ c lại H ìn h 3.19b cho biểu đồ thời g ian của m ạ c h đ a hài tự dao đ ộ n g 3.19a

a) • H a i t r ạ n g t h á i n ê u t r ê n c ủ a m ạch đa hài tự dao động còn được gọi là các trạ n g th á i c h u ẩ n c â n bàn g , ở đó n h ữ n g th a y đổi tư ơ n g đối ch ậm c ủ a dòng điện và

điện áp g iừ a các đ iể m t r o n g sơ đổ d ẩ n d ẫ n tới m ộ t t r ạ n g th á i tới h ạ n nào đó, m à tại

đấy có n h ữ n g đ iề u k iện đ ể tự đ ộ n g c h u y ể n đột n g ộ t từ t r ạ n g th á i này s a n g t r ạ n g thái khác N ếu tá c đ ộ n g tới các cử a vào m ộ t điện áp đổng bộ nào đd cd chu kỉ lặp xấp xỉ

n h ư n g n g ắ n hơn c h u kì b ả n t h â n c ủ a điện á p dao động, qu á t r ỉ n h c h u y ể n đột ngột sẽ xảy ra sớm hơn, tư ơ n g ứ n g lúc đd t a có chế độ làm việc đổng bộ của đ a hài tự dao động nià đặc đ iể m c h ín h là c h u kl c ủ a x u n g ra phụ thu ộc vào chu kì c ủ a điện á p đổng

bộ, còn độ rộ n g x u n g r a do các th ô n g số RC của m ạch quy định

• N g uy ên lí h o ạ t đ ộ n g c ủ a m ạ c h hìn h 3.19a có t h ể tó m t á t n h ư s a u : Việc h ìn h

th à n h x u n g v u ô n g ở cửa r a được th ự c hiện sau m ộ t k h o ả n g thời gian Ti = ti - to (đối

với cửa r a 1) hoặc T 2 -■ Í 2 - tị (với cửa r a 2 ) nhờ các q u á tr ìn h độ t biến c h u y ể n t r ạ n g

th á i của sơ đồ tạ i các thời đ iể m to, tị, Ì 2

Trong k h o ả n g ri, t r a n z i t o Ti k h ó a T 2 mở Tụ Ci đã được n ạp đầy đ iện tích trướclúc tn p h ó n g đ iện q u a T 2 q u a n g u ố n Ec, q u a Rị theo đường +Ci T 2 ^ Ri — “ Cỉ làm điện t h ế t r ê n cực bazơ c ủ a Ti th a y đổi theo h ỉn h 3.19.b Đổng thời tro n g k h o ả n g thời gian n à y tụ C 2 được n g u ồ n E n ạ p theo đường +E Rc —> T 2 ^ - E làm điện ĩ h ế

t r ê n cực bazơ T 2 th a y đổi th e o d ạ n g 3-19b

Lúc t = ti Uị^ị — -K),6 V Ti mở, xả y ra q u á tr in h đột biến lấn th ứ n h ấ t, nhờ m ạchhổi tiếp d ư ơ n g là m sơ đổ lậ t đ ế n t r ạ n g thái Ti mở T 2 khda

Trong k h o ả n g thời g ia n Ti = t i - ti t r ạ n g th á i tr ê n được giữ n guyên, tụ C2 (đã

được n ạ p tr ư ớ c lúc t i ) b á t đ á u p h ó n g điện và Cí b á t đ ầ u q u á t r ì n h n ạ p tư ơ n g tự như

đ ã nêu t r ê n cho tới lúc t = t 2, U |Ì2 — -K),6V làm T 2 niở và xảy ra đ ộ t biến lần th ứ hai chuyển sơ đổ vê t r ạ n g t h á i b a n đ ấ u : T] kh ó a T 2 mở

b) • Các t h a m số c h ủ y ế u và x u n g vu ôn g đ ầ u r a được xác định d ự a t r ê n việc p h ân

tích n g uyên lí v ừ a n ê u t r ê n v à t a th ấ y rỗ độ rộng x u n g r a ĩ ị và Ĩ 2 liên q u a n trự c tiếp

với h ằng số th ờ i g ia n p h đ n g c ủ a các tụ điện từ hệ th ứ c (3 -1 6 ), tư ơ n g tự có k ết q u ả :

[ 1 ] , [5]

= R 2C 2l n 2 == 0,7RoC2

Nếu chọn đối x ứ n g R j = R 2 ; Cj = C2, Tj giống h ệ t T 2, t a cd = Ĩ 2 và n h ậ n

được sơ đổ đ a h à i đối x ứ ng , ng ư ợ c lại t a cổ đa hài k h ô n g đối x ứ n g (Tj ^ ^2) Chu kì

x u n g vuông

Tra - + ^2Biêĩi độ x u n g r a được x á c đ ịn h g ầ n đ ú n g b ằ n g giá trị ngu ổn E c u n g cấp

169

3.4.2 Mạch da hái (ỉùnỊỉ ¡C tuyến tính

Để lập các x u n g vuông tá n

số th ấ p hơn 1000Hz sơ đổ đa

hài (đối x ứ n g hoậc k hô ng đối

xứng) d ù n g IC tU3^ến tín h dựa

trô n cấu trú c cùa m ộ t m ạch so

sán h hổi tiếp dươ ng có nhiều

ưu đ iểm hơn sơ đố d ù n g tr a n z ito

đã nêu Tiiy nhiẽn do tin h chát

tẩ n số của IC khá tố t nên với

n h ữ n g tá n số cao hơn việc ứng

D ựa vào các k ế t q u ả đ ã nêu

ở 3.2.3, với trigơ Sm it, có th ể

giải thích tóm t á t ho ạt động

của m ạch 3.20(a) như s a u : Khi

điện t h ế tr ê n đẩu vào N đ ạ t tới

ngường lật của trigơ S n ù t thì

sơ đố ch u y ển t r ạ n g th á i và điện

áp r a đột biến giá trị ngược lại

với giá trị C Ü Sau đó điện th ế

trê n đẩ u vào N th ay đổi theo

hướ ng ngược lại và tiếp tục cho

tới khi c h ư a đ ạ t được ngường

lật khác (ví dụ k h o ả n g (ti ^

t z ) tr ê n h ln h vẽ 3.20b) Sơ đồ

lật vể t r ạ n g th á i b a n đ á u vào

lúc Ì2 khi U n = U (j(Sng — “ /^ U n iax-

Quá trìn h th a y đổi U n được

điểu k h iể n bởi thời gian phdng

và nạp của c bởi ư r a q u a R

Nếu chọn

lĩ ìn h J.2 0 : ỉìộ d a hùi ir â i cr/ s ớ b ô k h u ếch đại ỉhuội toán (a)

iìiủ n lio th ời ợ a n ¡ùtn việc của hộ d à i (h).

thi U d ó n g = - ß ^ n r

Ungâ = ; V ö i ß =

là hệ số hồi tiếp dư ơ n g của m ạch C ấn lưu ý điện áp vào cửa N ch ín h là điện á p tr ê n

tụ c, sẽ biến th iê n theo thời gian m a n g quy lu ậ t q u á tr ì n h p h d n g điện và n ạ p điện

170

cua c từ nguốn ưnT,x ^oặc th ô n g q u a R tro n g các k h o ảng thời gian 0 ^ tj và

Khi c ẩn th iế t k ế các m ạch đ a hài có độ ổn định tá n số cao hơn v à có khả n à n g điếu chỉnh tầ n số ra , người ta sử d ụ n g các m ạch phức tạ p hơn (ví dụ cd hai bộ so sán h ) [4]

Một n h ậ n xét n ữ a ỉà khi c ần d ạ n g x u n g ra không đối xứng, sơ đổ hình 3.21 được

sử d ụ ng với đậc đ iểm tạo ra không đối x ứ n g giữa m ạch phóng (qua R", Đ 2) và m ạ c h

nạp (qua R ’, Đi) với R" ^ R ’ Khi đó Tị = R ’Q n ị 1 + ; Ĩ 2 = R ” Cln ị 1+ và

do đó ; T = Ti + T2 = C(R’ + R ” ) In ( 1 +

R i

(3-28b)

u Umax

ĩi ì n h .i.2 ĩ : Mạch (íu hài kỊũm^ đ ố i xứìiịr ịa) và đ o chị thời í;ịan dạìii; xitHỊ^ ru (h).

B ằng cách th a y đổi giá trị tư ơ n g q u a n giữa R ’ và R" ta sẽ th a y đổi được

T| h o ặ c T2 t r o n g khi ch u kỳ T = T| + t2 được giữ n g u y ê n k h ô n g đổi.

171

tra n z ito T mắc eniitơ

chung với biến áp x u n g

Tj có 3 cuộn ơjị sơ cấp,

ujịị và 0 J^ (thứ cấp).

Quá tr ỉn h hổi tiếp

dương th ự c hiện từ 0*1^

qua

l ỉ ì n h .i.22a : Mạch níỊiỉycỉì lý ỉìỊockim; d n n (ũ)

vù íỊÌàỉỉ ă ó íh ò i ịịian ffiifth ỉìọa tiiạiyén lý hoạt dộni; củư Bìockinị^ ịb).

qua nhờ cực tín h ngược n h a u củ a chúng Tụ c và điện trở R đ ể h ạ n c h ế dòng điện cực bazo D iện trở R lạo dòng p hón g điện cho tụ c (lúc T khóa) Đ íô t Dj đ ể loại xuRg cực tín h â m tr ê n tải sinh ra khi tr a n z ito c h u y ể n c h ế độ từ m ở s a n g khốa K hâu mạch Rj, Đ2 đ ể bảo vệ tr a n z ito khỏi bị q u á áp Các hệ số biến á p x u n g là v à ĩiị

vó/-» /4ìv»V* V\Aì

• Q uá tr ìn h dao đ ộ n g x u n g liên q u a n tới thời gian mở và được d uy trì ở t r ạ n g thái băo hòa (nhờ m ạ c h hổi tiếp dương) của tra n z ito K ết th ú c việc tạ o d ạ n g x u n g là lúc tr a n z ito r a khỏi t r ạ n g th á i bão hồa và c h u y ển đột biến vể t á t (khóa) nhờ hói tiếp dương

+ Trong k h o ả n g 0 < t < ti T t á t do điện áp đã n ạ p tr ê n c : Uc > 0 ; tụ c p h ó n gđiện q u a m ạ ch ^ c —> R -* Rb - Ecc lúc ti, ư c = 0

+ Trong k h o ả n g tị < t < t 2, khi c h u y ể n q u a giá tr ị 0 x u ấ t hiện q u á t r ì n h độtbiến Blocking t h u ậ n n h ờ hồi tiếp dươ n g q u a ofị^, d ẫ n tới mở hẳ n tr a n z ito tới bão hòa.4- Trong k h o ả n g t 2 < t < T bão hòa sâu, điện áp tr ê n cuộn g ầ n b ằ n g tr ị số

đó là giai đoạn tạo đinh xung, có sự tích lũy n á n g lượng từ tr o n g các cuộn dây

của biến áp, tư ơ n g ứ n g điện á p hổi tiếp q u a ơjịị ỉà

và điện áp trên cuộn tải là

Lúc n à y tốc độ th a y đổi dòng colectơ

giảm nhỏ nên sức điện động càm ứng

tr ê n cưịị giảm làm dòng cực bazơ i|ị

giảm theo, do đd làm giảm m ức bão hòa

của T đ ổn g thời tụ c được iịỊ n ạ p qu a

m ạch đ ấ t - tiếp giáp em itơ - bazơ của

T - RC - cư|Ị - đ ất Lúc đó do ìịị giảm

tới trị số tới hạ n i|ị = = i, = icbh/^

x u á t hiện q u á tr ìn h hỗi tiếp dương theo

hướng ngược lại (quá tr ìn h Blocking

ngược) : T th o á t khỏi t r ạ n g th á i bão

hòa ị i|^ ị đ ư a T đ ộ t ngộ t vẽ

t r ạ n g th á i k h ó a d ò n g = 0 tuy nhiên

do q u á n tín h của cuộn dây t r ê n cực

colectơ x u ấ t hiện sđ đ tự cảm chống lại

sự giảm đ ộ t ngột của d òn g điện, do đ ỏ

hình t h à n h m ộ t m ức điện áp â m biên

độ lớn (q u á giá trị nguồn đây là

q u á tr ìn h tiê u tá n n ă n g lượng từ trư ờ n g

đ ã tích lũy trước, nhờ d ò n g th u ậ n từ

chảy q u a m ạ ch Đ 2R 1, lúc náy cuộn o)j

cảm ứ n g đ iện á p âm làm D ị t ắ t và tách

m ạch tài khỏi sơ đổ Sau đó tụ c phổng

điện duy trì T khóa cho tới khi = 0

sẽ lặp lại m ộ t nhịp làm việc mới

Việc p h â n tích chi tiế t hơn các hệ

th ứ c liên q u a n tới q u á t r i n h Blocking

và hình t h à n h đ ỉn h x u n g dẫ n tới kết

q u ả [5] [6 ]

• Độ r ộ n g x u n g B locking tín h được là

= t 3 - tj = (R + ĩy) Cln

tro n g đó Ty là điện trở vào củ a tr a n z ito lúc mở

iĩ ìn h .i.22h : G ià n dn lỉiờ i iỊÌan minh ĩHỊHvên lý h o ạ i ctộni’ cùa Bỉockìtii^.

họa

B R ,

Rt = ntRt ìà tả i p h ả n ả n h về m ạch cực colectơ (m ạch sơ cấp)

Ịi là hệ số kh uếch đại d òn g tĩn h T.

• Thời g ian hối p h ụ c Í4 -ỉ- (h.3.22) do thời gian p h d n g điện c ủ a tụ q u y ế t định

và được x á c định bởi :

(3 -3 2 )

173

nếu bò qu a các thời g ian tạo sườn trư ớc và sườn sau của x u n g thì chu ki x u n g

• Điểm lưu ý s a u cù n g là khi làm việc ở ch ế độ đổng bộ cần chọn chu kì củ a dãy

x u n g đồng bô Ty nhỏ hơn chu kì của Tỵ cúa dãy x u n g do Blocking tạo ra, còn nếu ở

chế độ chia tấ n thì cán t u â n theo điều kiện » T y và khi đd cd dãy x u n g đ ẩ u ra chu kỳ lập là ;

• X ung ta m giác được sử d ụ n g phổ biến t r o n g các hệ th ố n g điện tử : T h ô n g tin,

đo lường hay tự đ ộ n g điêu k h iể n làm tín hiệu c h u ấ n hai chiều biên độ (mức) v à thời gian cò vai trò q u a n tr ọ n g k h ô n g t h ể th iế u được h ầ u n h ư t r o n g mọi hệ th ố n g đ iệ n tử hiện đại H ìn h 3.24 đ ư a r a d ạ n g x u n g ta m giác lý tư ở n g với các t h a m số c h ủ yếu s a u :

174

mức m ộ t chiều ba n đáu(t = 0) = ư(,, chu kì lặp lại T (vớị

ư

xung tu ắ n hoàn), thời gian quét th u ậ n tq

và thời gian qu ét ngược tng (thông thường

» tq ) , tốc độ q u é t th u ậ n

d U q ( t )

“ dthay độ n g h iê n g vi p h â n của đường quét

dUc(t)

tro n g điều kiện c là m ột h ằ n g số, m uốn q u a n hộ ư^.(t) tu y ế n tính c ầ n th ỏ a m ã n điều kiện = h ả n g số Nói cách khác, sự phụ thuộc của điện áp trê n tụ điện theo thờigian c àn g tu y ế n tín h khi dò ng điện p hó ng hay n ạ p cho tụ c à n g ổn định

• Cố hai d ạ n g x u n g ta m giác cơ bản là : tro n g thời gian q u é t t h u ậ n tq, U c | tă n gđường t h ẳ n g nhờ q u á tr ìn h n ạ p cho tụ từ nguổn m ột chiều nào dó và tro n g thời gian

qu é t th u ậ n tq, U q giảm đưcíĩig t h ả n g nhờ qu á trỉn h p h ó n g của tụ điện q u a m ộ t m ạch tải Với mỗi d ạ n g k ể trê n cd các yêu cầu khác n hau, để đ ảm bảo tn*' « t q , với d ạ n g

t â n g đ ườ n g t h ẳ n g cần n ạ p chậm p h ó n g n h a n h và ngược lại với d ạ n g giảm đường th ẳ n g cẩn nạp n h a n h p h ó n g chậm

• Đ ể đ iể u k h iể n tức thời các m ạ n h p h ó n g nạp, th ư ờ n g sử d ụ n g các kh ó a điện tử

tr a n z ito hay IC đ d n g mở theo nhịp điểu k h iể n từ ngoài Trên thự c t ế đ ể ổ n đ ịn h dòngđiện n ạ p h a y d ò n g điện p h d n g của tụ cấn m ộ t khối tạo nguổn dòn g điện (xem 2 6 ) để

n â n g cao c h ấ t lượ n g x u n g ta m giác Vể n g uy ên lí có 3 ph ư ơ n g p h á p cơ bản sau :

a - D ừ n g m ộ t m ạ c h tíc h p h ả n dơn giảĩi (h.3.25a) gồm m ột k h â u RC đơn giản đ ể

nạp điện cho tụ từ ng uổ n E Q uá trìn h phdng, nạ p được m ộ t kh d a điện tử K điểu khiển Khi đó, Umax « E do đó phẩm c h ấ t của m ạ c h th ấ p vì hệ số phi tu y ế n tỷ lệ

ỉỉ ìn h S.25 : Ị*hư(/tii^ phứp Miỉlcr tạo ỉĩ^.

b - D ù n g m ộ t p h ầ n từ ổn d ịn h dòng k iể u th ô n g số có điện trở phụ thuộc vào điện

áp đ ặ t tr ẽ n nó = f(ƯỊ^^) làm điện trở n ạ p cho tụ c Để giữ cho d ò ng n ạ p không đổi, điện trở giảm khi điện áp tr ê n nó giảm, lúc đ ó

(3-3 6)

Rị là điện trở tr o n g c ủ a nguổn dòng n ên khá lớn, do vậy lớn và cho phép n â n g cao với m ộ t m ức méo phi tuyến cho trước

c - T h a y t h ế n g u ò n E cố d ịn h ở đấu vào b ằ n g m ộ t ngiiổn biến đổi

e(t) = E + K (Uc - Uo)

với K là h ằ n g số ti lệ bé hơn 1 : k = tìe(t)

dU < 1 (với hình 3.26a)

N gu ổn bổ s u n g KAUc bù lại m ức g iảm củ a d ò n g n ạ p nhờ m ộ t m ạ c h k h u ế ch đại

cd hối tiế p t h a y đổi th e o điện á p t r ê n tụ Uc, khi đó m ức m éo phi tu y ế n xác định bởi [2 ] :

3.6.2 Mạch tao xurtỊỊ íam ỊỊÌàc dung Iranziio

í íỉn h 3.27 đưa r a các sơ đổ d ù n g tr a n z ito th ô n g d ụ n g đ ể tạo x u n g ta m giác tro n g

đó (a) là d ạ n g đơn giản, (b) là m ạch d ù n g p h ẩ n tử ổn dòng (phương pháp Miller) và

ic) là m ạch bù có khu ếch đại bám kiểu B o otstrap.

a - Với m ạ ch (a) : Ban đẩu khi ưy = 0 (chưa có x u n g điều kh iể n ) T inở bão hòa

Từ biểu th ứ c sai sổ z (3 -4 0 ) th ấ y rõ m u ốn sai số bế c ấ n chọn ng uố n E lớn và biên

độ ra của x u n g ta m giác ưm nhỏ Đây là nh íợc đ iể m cán bản của sơ đố đơn giản hình 3.27a

b - Vói m ạ c h (b) tr a n z ito T 2 niấc kiểu bazơ c h u n g có tá c d ụ n g n h ư m ộ t ngiiổn ổn

dòng (có bù n h iệ t nhờ dòn g ngược q u a ZD là đ iô t ổ n áp) (xem 2.6) c u n g cấp dò ng Iị.;->

ổn định n ạ p cho tụ tro n g thời gian có x u n g v u ô n g cực tín h â m đ ié u k h iể n là m khốa

Tj Với điều kiện g ầ n đ ú n g dòng cực colectơ T 2 k h ô n g đổi th ì :

1 VU^,(t) = ^ J I^^dt = - ^ t là q u a n hệ bậc n h ấ t

0

(3-41)

Mạch (b) cho phép t ậ n d ụ n g to àn bộ E tạo x u n g t a m giác với b iên độ n h ậ n được

là = E Tuy vậy, khi cd tải nổi song s o n g t r ự c tiế p với c th i có p h â n dòng

qua và giảm và do đố sai số £ tăng Đ ể sử d ụ n g t ố t c ầ n có b iện p h á p n â n g

cao Rị hay giảm ả n h h ư ở n g của đối với m ạ c h r a c ủ a sơ đổ

c " Với m ạ c h (c) Tj là p h ẩ n tử kh ó a th ư ờ n g m ở n h ờ Rịị và chỉ k h d a k h i cd xu ng

vu ôn g cực tí n h d ư ơ n g đ iểu k h iể n T 2 là p h ẩ n t ử k h u ế c h đ ạ i đ ệ m c h ế độ đ ó n g mở

(k < 1)

Ban đ ấ u (ưv = 0) Ti mở nhờ Rb, điôt D th ô n g q u a R có d òn g ĩo — E /(R + Rd) với

Uc = ư c E ib h = 0 Q u a T 2 t a n h ậ n được ưra = 0 T ụ Co đ ư ợ c n ạ p tớ i đ iệ n á p

c được n ạ p q u a D và R làm điện t h ế tạ i M (c ũ n g là đ iệ n t h ế cực b a zơ Tz) âm d ẩ n

T 2 mở m ạ n h , gia số A.Uc q u a T 2 và q u a Co (có đ iệ n d u n g lớn) g á n n h ư được đ ư a

toàn bộ về đ iể m N bù th ê m với giá tr ị s ả n cd tạ i N ( đ a n g giảm th e o q uy luật, dòng

nạp) giữ Ổn định dòng tr ê n R nạp cho c Chú ý khi d ò n g hổi tiế p q u a Co về N cd

trị số bằn g E/R th ì k h ô n g còn dòng q u a Đ d ẫ n tớ i c â n b ằ n g động, n g u ổ n E dường

như cát khỏi m ạ ch và c được n ạ p nhờ điện t h ế E đ ã được n ạ p tr ư ớ c t r ê n Cq

Sơ đồ (c) có ưu đ iể m là biên độ U m đ ạ t xấp xỉ giá t r ị n g u ổ n E t r o n g khi sai số E

giàni đi (1 - k) lầ n (với k là hệ số tru y ề n đ ạ t c ủ a T 2 m ắ c c h u n g e m itơ ) v à ả n h hưởng

của R( m ắc tạ i cực e m itơ c ủ a T 2 th ô n g q u a t á n g đ ệ m p h â n c á c h T 2 tới ư c ( t) r ấ t yếu

Các sơ đổ 3.27 a b c cd t h ể sử d ụ n g với x u n g đ iề u k h iể n cực tín h ngượ c lại khi

chuyển m ạ ch Ti được th iế t kế ở d ạ n g th ư ờ n g k h d a ( k h ô n g có Rb)

a - M ạ c h 3 2 8 a x â y d ự n g t r ê n cơ sở kliuỏcli đại có đảo tro n g đó th a y điện trở

bằng tụ C, khi đó đ iệ n á p r a được mô t ả bởi (giả th iế t u „ = 0)

là một điện á p đ ư ờ n g t h ả n g

Độ chính xác c ủ a (3.44) là tù y thuộc vào giả th iế t g ần đú n g Uo — 0 hay dòng điện

đ ầ u vào IC g ẩ n b à n g 0, các vi m ạ c h c h ấ t lượng cao đ ả m bảo điểu kiện này kh á tốt

điểu khiển) [C làm việc ở c h ế độ khu ếch

đại tu yến tín h , n ế u ƯQ = 0 th ỉ

P h ư ơ n g tr ì n h dò ng tạ i n ú t p với m ạ c h hổi tiếp d ươ n g :

N ếu E > Eo có U^y là điện á p t ă n g đường th ẳ n g

N ếu E < Ep có Uj.y giảm đ ườ n g th ẳ n g

N ếu chọn Eo = 0 t a n h ậ n được x u n g ta m giác cực tín h dương, còn c h ọn Eo là 1

n g u ổ n đ iểu c h ỉn h được th ỉ Ura có d ạ n g có h a i cực tí n h với b iên độ g ầ n b à n g 2Ec(± Ec là nguổn c u n g cấp cho IC)

Trên th ự c tế, th ư ờ n g chọn E = Ec và Eo lấy từ Ec q u a chia áp, Biên độ cực đạitrên tụ c xác đ ịnh bởi :

đổi nhờ R hoặc c Biên

độ Uni2 chi ph ụ t.huộc

ngưỡng lật của trigơ

Smit, được xác địrih

bởi ;

(3 -5 3 )

(với ưm;ix là giá trị

điện áp r a bão hòa của

3 7 C ơ SỞ DẠI SỐ LOGIC VÀ CÁC P H Ầ N T Ử LOGIC co BẤN

3 . 7 ỉ cơ sở cùa d ạ i sỏ' loỊỊÌc

a - H ệ tiên d ề và d ị n h li

Đại số logic là p h ư ơ n g tiệ n to á n học đ ể p h â n tích và tổ n g hợp các hệ th ố n g th iế t

bị và m ạ c h số Nd n ghiên cứu các mối liên hệ (các phép tín h cơ bản ) giữa các biến

sỗ' t r ạ n g th á i (biến logic) chỉ n h ậ n xnột tr o n g hai giá trị "1" (có) hoặc "0 " (k hô ng có)

K ết q u ả n g h iê n cứu này th ể hiện là m ột h à m t r ạ n g th á i củ n g n h ậ n chi các t r ị số "0”

hoãc " V

- N gười ta xây d ự n g 3 phép tỉn h cơ b ản giữa các biến logic đó là ;

P h é p p h ủ địn h logic (đảo), kí hiệu b ằ n g dấu phía tr ê n kí hiệu của biến

P h é p cộng logic (tu y ể n ), kí hiệu b ằ n g dấu

P h é p n h â n logic (hội), kí hiệu b ằ n g dấu

Kết hợp với hai h ằ n g số "0" và "1" có n h ó m các quy tá c sau ;

181

- Tốn tạ i các đ ịn h lu ậ t h o á n vị, k ế t hợp và p h â n bố t r o n g đại số logic với các ph(-p

X y + xỹ = X ; x(x + y) = xy

X + xy = X ; (x + y)(x + z) = X + yz (3-61)x(x H - y ) = x ; xỹ + y = x + y

Đ ịnh lí Đ e m o rg a n : F(x, y, +,.) = F(x, y, z, +)

Ví dụ :

(x + y + z) = X y z và (x y z) = X + y + z (3-62)

6 - H à m logic và cách biểu d iẻ n ch ủng,

Cd 3 cách b iểu diễn h à m logic tư ơ n g đ ư ơ n g n h a u ;

- Biểu d iẻ n g iả i tíc h với các kí h iệu h à m , b iế n và các p h é p tí n h g iữ a chúĩig Cóhai d ạ n g giải tích được sử d ụ n g là d ạ n g t u y ể n ; h à m được cho dưới d ạ n g m ộ t t ổ n gcủa các tích các b iến và d ạ n g hội - dưới d ạ n g m ộ t tích c ủ a các tổ n g các biến,

N ế u mỗi số h ạ n g t r o n g d ạ n g t u y ể n c h ứ a đ ủ m ặ t các b iến t a gọi đó là m ộ t m in te c

kí hiệu là m và có d ạ n g t u y ể n đ ầ y đủ, tư ơ n g tự với d ạ n g hội đ ẩ y đủ là tích các

m a x te c (M)

Mỗi h àni logic có t h ể cd vô số các h b iể u diễn giải tíc h tư ơ n g đ ư ơ n g ngoài hai d ạ n g

tr ê n , tuy n h iê n chỉ tổn tạ i m ộ t cách b iể u diễn gọn n h ấ t, tối ư u vể sô biến và sô số

h ạ n g hay th ừ a số và được gọi là d ạ n g tối th iể u Việc tối t h i ể u hđ a h à m logic, ỉà đ ư a

c h ú n g từ m ộ t d ạ n g b ấ t kì vé d ạ n g đ ã tối th iể u , m a n g m ộ t ý n g h ĩa k inh t ế kĩ t h u ậ t đặc biệt khi tổ n g hợp các m ạ c h logic ph ức tạp,

VÍ dụ : D ạ n g t u y ể n đẩy đủ F = x.y.z + xyz + xyz = m j + m 2 + m 3

D ạ n g hội đ ầ y đủ F = (x + y -1- z)(x + y + zj(x + ỹ + z) = M| M-ì

- B iểu diễn h à m logic b ằ n g b ả n g t r ạ n g th á i tr o n g đó liệt kê to à n bộ sô tổ hỢp biến

có th ể cd được và giá tr ị h à m tư ơ n g ứ n g với mỗi tổ hợp đ ã kể

F = 1 khi

d iễ n b ả n g v à g iả i tíc h (lư u ý kí h iệ u X = 1 t

hoặc X = 0 v à y = 0 và z = 1 (mj = 1)hoặc X - 1 và y = 1 và z = 0 (m^, = 1)hoậc X = 1 và y = 1 và z = 1 (1117 = 1)

IS2

D ạng giải tích c ủ a F gồm 3 m in te c (ủng B ả n g 3.2

với các tố hợp th ứ 1, 6 , 7) hoặc gồm 5

maxt.ec lứng với các tổ hợp còn lại)

- Cách b iể u diển h à m logic b ằ n g bìa

cacnô là b iể u d iễn b à n g m ột đổ h in h các

ỏ vuông mỗi lììintec được biểu thị bàng 1 ồ

TiỊ sô' cùa m in te c là trị ghi tr o n g ô vu ôn g

đó H ai ô v u ô n g kể n h a u chỉ được k h ác

nhau giá trị của 1 biến, các h à n g v à cột

được đ ánh số theo trị củ a biến tư ơ n g ứng

Vi du cu t h ể với h à m hai, ba hoặc 4 biến

cho t r ẽ n c á c b ả n g dư ớ i (xeni b ả n g 3.3)

(a) (b) (c) tư ơ n g ứng

Lấy ví dụ h à m F cho theo b ả n g t r ạ n g th á i (3.2) hay biể u th ứ c Í3.63) gổm có 3

m intec có giá trị 1 (là n i|, và m j) và 5 n iin te c còn lại cd giá trị 0 (ở đ â y giá trị

0 ta để tr ố n g cho đơn giàn, xem b ả n g 3.3d)

i ^ i ) (ỈĨÌ7);

d )

C )

c - P hư ơ ng p h á p tối thiếu hóa Ịiăni Logic b ă n g b ia cacnô.

Để thực hiện việc tối th iể u h óa h à m logic b ằ n g p h ư ơ n g p h á p cacnô, c ầ n n ắ m v ữ n g

quy tác d á n ô s a u đây :

"Các ô chi k hác n h a u m ột giá trị biến được gọi là kế n h a u , (tín h cả các biến c ủ a

h à n g và cột) H ai m in te c cố trị 1 kề n h a u sộ được th a y t h ế b ằ n g m ộ t m in te c mới cố

số biến g iảm đi m ột T ổ n g q u á t nếu có 2" m in te c có trị 1 kể n h a u th ị c h ú n g được

th a y th ế b ằ n g chỉ m ộ t m in te c mới với sô biến giảm đi n"

Tuán tự các bước tiế n h à n h là ;

Bước ĩ : C h u y ể n h à m logic về d ạ n g c ác^m intec cđ đủ m ặ t các biế n số h a y p h ủ đ ịn h

của chúng

Bước 2 : L ập bìa cacnô cho h à m d ạ n g đầy đủ ở bước 1 đ ã có.

Bước 3 : T iến h à n h d á n từ n g n h d m 2" các ồ có t r ị "1" n ằ m kể n h a u t h à n h 1 khốivuông hay chữ n h ậ t theo n g u y ê n tắ c : số ô dán được t r o n g mỗi n h ó m là tối đa, số

Bước 1 không cần nửa vi F] đa có dạng đáy đủ B à n g 3.4

Bước 2 lập bìa c acnô : Đ ày là h à m 3 biến

gốm 6 m ín te c co' t r ị M", 2 m in te c cd t r ị "0 " (xem

bản g 3.4)

Bước 3 : D án các ô theo từ n g nhó m : nhó m

A co' 4 ỏ ứ ng với h à n g z = 1 Trong nh óm này

t'hì trị z khô ng đổi, còn tr ị X và y th ay đổi theo

từ n g cột, vậy m in te c mới chỉ còn biến z : A = z

Nhóm B cd 4 ô ứng với các cột xy = 00 và

xy = 10

tro n g đd các trị X và z th a y đổi, tr ị y kh ôn g đổi m in te c mới còn 1 biến y : B = y

Lưu ý r à n g : 1) có t h ể tối th iể u F | theo các ô trố n g ở đó F | n h ậ n tr ị 0 lúc đódạn g m ax téc của F I là :

Fị = (x + y + z)(x -t- y + z) = M2.M,, hay cd t h ể viết dưới d a n g tổ n g các m in té c :

F 1 = xyz + xyz = m 2 ■*" nií,Thực hiện d á n 2 ô trố n g sẽ m ấ t đi biến X vì X đảo trị, còn lại

= yz áp d ụ n g định lí D eniorgan (3 -6 2 ) cho Fi lưu ý tới quy tá c (3.57) có

Y\ = y -f z hay Fi = y + z chính là k ết q u ả (3-65)

2) Một hay vài ô trị 1 có t h ể d ù n g n h iể u lấ n khi tối th iể u

• Vỉ dụ 2 : Cho biểu diễn dưới d ạ n g bỉa cácnô của 1 h àm 4 biến ỏ b ả n g Í3.5)

ớ đây kh ông cần 2 bước tối th iể u đ ầ u tiên vì đ ã cho trước

N h ó m B : gổm 2 ỏ ứ n g với cột xy = 00 h à n g

zv = 00 v à zv = 10 ;

ở đây chỉ z đảo trị, còn lại xỹv Vậy B = xỹvNhdm C gổni 2 ô ứng cột xy = 11 hàng zv = 00

và zv = 10 tư ơ n g tự chỉ có z đảo t r ị còn lại

C = xyv K ết q u ả sau khi tối th iể u , F : từ d ạ n g

tổ n g c ủ a 10 số h ạ n g (mỗi sô' h ạ n g đủ 4 biến)

Sau khi đã tổi th iể u h à m logic, người ta tìm cách th ự c hiện nó b ầ n g các p h á n tử logic cơ b ản sẻ được tr ì n h bày ở p h ấ n tiếp sau.

Hệ th ứ c (3.68) cho cách biểu diễn đầy đủ hay r ú t gọn của số N tr o n g hệ đếm nhị

p hản (cư số hai) Mỗi giá trị Ci được gọi là 1 bít n hị p hân , v í dụ : (N )2 = (1011, 1101): sẽ tư ơ n g đ ư ơ ng với số th ậ p p h â n là (N)io = 1.2'^ + 0 2 " + 1.2 ^ + 1.2‘* + 1.2” * + + 1.2 + 0 2^ ^ + 1.2 1 (1 1 ,8 1 2 5 )1 0

• Đế thực hiện biến đổi m ột số từ hệ đếm cơ sờ nãy s a n g hộ cơ sở khác, người

ta thực hiện chia liên tiếp số c ần đổi cho cơ số của hệ sẽ c h u y ển đến cho tới lúc sỗ

dư nhỏ hơn cơ số Các kết q uả của phép chia và số dư cuối c ù n g cho m ộ t bộ số mới

là biểu diễn cùa số đã cho tro n g hệ đếm mới

Ví dụ c h u y ển b iể u diễn số (N)io s a n g kệ đếm cơ số a

(N )|0 = q„.a + r„ (r„ < q,,)q<, = qi-a + ri (ri < qi)

185

B ảng 3.6. Các hệ đếm thông dụng

0000000100100011Ü100

0101

01100111

Hệ 16000102030405

06 07

H ệ 1089

10

11 12131415

th ấ p - trị "0” và điện t h ế cao - trị "1" ta gọi đó là logic dư ơ n g Ti'ong tr ư ờ n g hợp ngược lại, với quý ước m ức t h ế th ấ p trị "1" và m ức t h ế cao - tr ị "0 ", ta có logic âm

Đ ể đơn giàn, tr o n g c hư ơ ng này, c h ú n g t a chi x é t với các logic dương

l ỉ ì ỉ ì l ì - ỳ u ìuìni:, ị a ) k i ¡ìiệii lỊny Ị f ứ c ( h ) \ ' ù I ^ i d n (1T> d i ệ n á p ỉ n i n h h i x i c ũ n Ị i ì ì á ỉ i f ỉ ' r N o ,

- Để thực hiện h àm Fịsjq, c ó th ể d ù n g m ộ t t r o n g các sơ đồ m ạ c h kh ó a ( tr a n z ito hay IC) đ ã nêu ở 3.1.2 d ự a tr ê n tín h c h ấ t đảo p h a c ủ a m ộ t t á n g EC đối với t r a n z i t o hay với đ ẩ u vào N c ù a IC t h u ậ t to á n M ạch đ iện th ự c t ế có ph ứ c tạ p hơn đ ể n â n g cao k h ả n ă n g làm việc tin cậy và chính xác H ìn h 3.32 đ ư a r a m ộ t sơ đổ bộ đảo kiểu TTL (tra n z ito - tr a n z ito - logic) hoàn th iệ n tr o n g 1 vỏ IC số M ạch r a củ a sơ đồ gốm

2 tra n z ito và T 4 làm việc ngược p h a n h a u (ở c h ế độ khóa) nh ờ tín hiệu lấy tr ê n

8G

các lôi r a ph ân tải c ủ a T t M ạch vào c ủ a sơ đổ d ù n g tr a n z ito T | m á c k iểu BC và tín hiẻu vào (X) được đ ư a tới cực e m itơ của Tị th ể hiện là các x u n g đ iện áp cực tín h dương (lúc X = 1) có biên độ lớn hơn m ức Ư J J hoặc k h ô n g có x u n g (lúc X = 0) điểu khiến X| khóa (lúc X = 1) h a y m ở (lúc X = 0) N gh ĩa lã khi X = 0 T | mở, điện th ế

mở (vi ở m ứ c cao), k ết q u ả là t.ại đ ẩ u ra, điện t h ế tại đ iể m A ở m ức cao hay

= 1 Nhờ T 4 m ở m ức t h ế tại A được n â n g lên xấp xỉ ng uổ n (ưu đ iểm hơn

so với việc d ù n g một, đ iện trỏ R^.:ị) n ê n T 4 được gọi là tr a n z ito "kéo lên", điều nà y còn làm tã n g k h ả n a n g chịu tải nhỏ hay dòn g lớn cho t á n g ra Khi X = 1, tìn h h ìn h sẽ ngược lai T | khóa, T-> m ở là m T 4 k h óa và T 3 mở d ẫ n tới F | S J ( ) = 0

i ỉ ìn h : ỉì ộ ííãít ' í l L có (lan ra hai iran\^ íhói k c í c â u (ỉirới (ỉạnị^ m ộ i vi mụi Ịì sn (UỊ

K i ể u m ắ c chun^ sa i (tan ra ch(> hai p h ầ n cứ N O ịh).

Sơ đố h ìn h 3.33 được c h ế tạo th e o công n g h ệ CMOS

và có ưu đ iể m c ă n b ả n là d ò n g tĩ n h lối vào cũ n g n hư

-0

F no

MOSFET ( K ê n h n )

Hình : Sf/ ổ'ó N O kiơỉi CMOS.

187

AND = 1 khi và chi khi t ẩ t cả các biến Xj n h ậ n trị 1

= 0 khi it n h ấ t 1 tro n g các biến Xj có trị 0

Tinh hình trên không thay đổi khi chỉ X| = 0 hoặc X = 0

C)

ỉỉiìih i u : Hủnị^ ((^) ki hiệu Lịny lĩức ịh)

vù Ợíi// d ó ilỉừị 1,7.7/? (c) của p h a n íừ A N D

Khi X | = X-, = 1 (ứng với tr ạ n g th á i các đầu vào có x u n g vuông biên độ lớn hơn

U.^), các điôt đểu khda các n h á n h đ ấ u vào, lúc đó

(khi R 2 > > R|)Lưu ý khi sô lượng đ ầ u vào n h iều hơn số biến,

các đầu vào k h ô n g d ù n g c ẩ n nối với +E đ ể n h á n h

tương ứ ng tách khỏi m ạch (điôt khóa) t r á n h được

_n_

ỉĩ ìn h : Sư d ó // tnụch ANỊ'>

dự a irén tiiói.

nhiễu với các đ á u khác đ a n g làm việc

c - P h ầ n tử hoặc (OR) là p h ấ n tử có n h iể u đẩu

vào biến, m ột đ ấ u ra th ự c hiện hàin cộng logịc :

Có th ể dùng k hóa điôt th ự c hiện h à m Fqị^ (3-37)

Binh thường khi X ị = X2 = 0 các điôt đêu khda trê n R không có dòng điện — 0,F()ị^ = 0 khi ít n h ấ t m ột đ ấ u vào có x u n g dương điôt tư ơ n g ứng mở tạ o d ò n g tr ê n

188

R do đd ư,^ ở m ức cao hay F()|^ = 1 Khi số đ ầ u vào n h iều hơn số biến, đ ẩ u vàn

không d ù n g được nối đất đế chống nhiễu

ỊỊÌHÍỈ ; Ịiíìn^^ ỉlià i l(J) hiCu (Ịiíy I f ứi (h) vù i^ĩãn d n ilìí/i i^ian ÍC) c ủ a p ìiá n lự ()H.

d - P h ầ n tử và p h ủ đ ỉ/in <NAND) là p h á n tử nhieu

đáu vào biến một đẩ u r a th ự c hiện h à m logic và -

• H ìn h 3.38 đ ưa ra b ả n g t r a n g thái, kí hiệu l Ị i i y

ước và đố th ị thời g ia n m in h họa t r o n g tr ư ờ n g hơp

n = 2

• C ũ n g như các p h ầ n tử NO, OR, AND, có th ể

th ự c hiện p h ẩn tử NAND b àng nhìểu cách khác n h a u

d ự a trê n các công nghệ ch ế tạo b á n dẫn : loại điện trờ tr a n z ito - ỉogic ÍRTL) loại điôt

- tr a n z ito - logic íDTL), loại tr a n z ito - tra n z ito - logic (TTL) hay cò n g ng h ệ MOS

189

CMOS Để m in h họa, hình 3.39 đư a ra một p h ẩ n tử NAND d ự a t r ê n công nghê TTL, sử d ụ n g loại tr a n z ito nhiều cực em itơ, cd ưu đ iểm là bảo đảiti m ức logic, tác động n h a n h và khả n ă n g tải lớn.

ỉỉ ì n h .■Í.-ÍV ■ Nị^nycíì Ịf xúy dựnị^

phần tứ N A N Ỉ ) htại TT!

ỉỉìtih ; Phun lứ Ị o p c .V/!A7> 7 ' / / thực tc i n

ífâu \'df> (íicu k hiế tì (ìoậí -i trạní; thái ra ấfị (tụìh).

Với m ạch 3.39 khi t ấ t cả các lối vào cd điện áp cao (xi = X2 = — l j Tm khóa

UcM = U b 2 à m ức cao làm T 2 tnở F n a n i ) = 0 Nếu chi m ộ t tl'ong các lối vào cd mức

điện áp th ấ p tiếp giáp em itơ - bazơ tư ơ n g ứ n g của Tm ITIỞ là m m á t d ò n g I|Ỉ2 nên Tzkhóa : F n a n d = 1- Thực t ế T 2 được th a y b ằ n g 1 m ạch ra (h.3.40) d ạ n g đ ẩ y kéo tươ ng

tự hình 3.32 cho d òn g r a lớn tă n g k h ả n à n g tả i và chống nhiễu K hi khc5a T:^ cũng khóa (do Ui-,2 = 0 ) F n a n d = 1 nhò bộ lập cực em itơ T 4 trỏ k h á n g r a t h ấ p t ă n g kh ả

n á n g chịu tả i cho to à n mạch

Khi T 2 mở T 3 mở T 4 khda, D tách n h á n h T4 khỏi m ạch ra F n a n d = 0 (m ứ c ra cỡ+ 0,1V)

• Để điều k h iể n t ấ n g ra, cd th ể d ù n g m ộ t lối vào đặc biệt khi Utik = 0 (m ức thấp)

T 3 T 4 đéu bị k h ó a (tr ạ n g th á i ổn đ ịn h th ứ 3 của sơ đó còn gọi là t r ạ n g th á i trở k h á n gcao) Khi Utik à m ức cao điồt Đ ’ khóa, sơ đồ ỉànì việc bình th ư ờ n g n h ư đ ã p h á n tích

ở trê n với hai t r ạ n g th á i ổn định còn lại Tín hiệu U jk được gọi là tín hiệu chọn vỏ (CS) tạo khả n ă n g cho phép (lúc c s = 1) hay không cho phép (lúc c s = 0) m ạch NAND làm việc, điễu này đặc biệt th u ậ n lợi khi phài điều k h iể n n h iể u NA N D làmviệc c h ung với 1 lối ra

e - P h a n tử hoặc - p h ủ đ ịn h (N O R) gồm n hiều đ á u vào biến, m ộ t đ á u r a th ực

hiện h à m logic hoặc - phủ định

C)

Ũ)

ỈỈÌỈIỈI i.4l : ỉỉủfỉì^ irạnự ¡hái (d) kí hiện (ỊUV ưài ịh) i^iàn (io íhời iỉian (c) cùư phần lừ NOR.

• H in h 3.42 cho kết câu th ự c hiện F n o r trê n công ng h ệ RTL

Khi ít n h ấ t m ộ t t r o n g các cừa vào có

x u n g d ư ơ n g mở, điện áp ra ở m ức th ấ p Fn()K

= 0, cón khí X I = X2 = = X n = 0, do các

tra n z ito được t h iế t k ế ở c h ế độ th ư ờ n g khóa

Tat cả c á c t r a n z i t o khóa F n o r = 1 (lưu V

nếu thiết k ế các tr a n z ito th ư ờ n g mở thì m ạch

h o ạ t độn g n h ư 1 p h ấ n từ NAND với các x u n g

vào cực tín h âm điểu k h iể n khóa các tra n z ito )

• Cd t h ể th ự c hiện p h ấ n tử N O R dựa

t r ê n công n g h ệ MOS hoặc CMOS (từ n g cặp

MOSn và MOSp với mỗi đ ẩ u vào) với n h iể u

ưu đ iể m nổi b ậ t : thời g ia n c h u y ể n bien

n h a n h , k h ỗ n g có d ò n g dò và tiéii th ụ công

s u ấ t cực bé [4,6] ỉỉìn lì i.42 : Phân !ừ N O R vớ i cực cn/ccur hà.

Để đ á n h giá đặc tín h kĩ t h u ậ t và k h ả n ă n g sử d ụ n g củ a IC iogic, người t a th ư ờ n g

là thời g ia n t r ê sườn trư ớ c khi c h u y ển m ức logic "0 " lên "1

t ” là thời g ia n tr ễ sườn s a u khi c h u y ể n "1" về "O"

Nếu r = < có loại p h ầ n tử cực n h a n h

_ 0

< 3.10 s loạĩ n h a n hirc

< 3.10 loại t r u n g bình

^ 0,3 ịấs loại chậm

191

• K hả n ă n g sử d ụ n g t h ể hiện q u a số lượ n g đ á u vào m và hệ số p h â n tải n ở đ á u

ra (số đ ầ u vào c ủ a các p h ẩ n tử logỉc k h á c cd t h ể ghép với đ ấ u r a c ủ a nó)

Thường n = 4 ^ 1 0 , nếu cd các bộ khuếch đại đệm ở đầu ra có th ể tă n g n = 20 50 ;

• N gười t a quy địn h với n h ữ n g p h ẩ n tử logic loại TTl, các mức điện á p (n)ức logic) cao và th ấ p n h ư sau (với logic dương) :

+E ^ ưra > 2,4V 0,4V > Ur;j.o ^ o v

+ E ^ U v i ^ 2 V

0,8V > Uv( ^ o v

Dải đ ả m bảo m ứ c "1" ở đẩ u ra

Dải đ ả m bảo m ứ c "0" ở đ ầ u ra

Dải cho p h ép m ứ c "1" ở đầ u vào

Dải cho phép m ứ c "0" ở đầ u vào

N h ư vậy, dự t r ữ c h ố n g nh iễu ở m ức "1" là 2 -T- 2,4V

dự t r ữ c h ố n g n h iễu mức "0" là 0,4 0,8V

Độ c h ê n h lệch cực tiể u giữa 2 m ức logic tạ i đ ẩ u vào 0,8V ^ 2V

• T ín h tư ơ n g hỗ giữa các p h ẩ n tử logic khi c h u y ể n logĩc dư ơ n g e l o g i e â m :

ỉỉìn h J.4J : ỉìàỉiỊ; PVỉií' íhúi ịu) : kí Ịiiệit cỊiiy ư ờ c ịb)

ợ á ì d o úuYi iỊÌan (c) cùa pỉìần lử iươ/ìi^ (ĩưưỉììỊ.

192