KY THUAT XUNG SO NGHỀ ĐTCN

- Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông có chu kỳ Ti, thì có thể xét tỉ lệ hằng số thời gian τ = RC so với Ti, để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của tụ.. - Nếu mạch

Phần 1: KỸ THUẬT XUNG

BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢNMục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm về xung điện, dãy xung

- Giải thích được sự tác động của các linh kiện thụ động đến dạng xung

- Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp

Một số dạng xung cơ bản

-Tín hiệu xung liên tục

Tín hiệu xung sin được xem như là một tín hiệu tiêu biểu cho tín hiệu xung liên tục.

Hình 1.1 Tín hiệu xung sin

- Tín hiệu xung rời rạc

Tín hiệu xung vuông được xem như là một tín hiệu tiêu biểu cho tín hiệu xung rời rạc.

Hình 1.2 Tín hiệu xung vuông Hình 1.3 Tín hiệu xung tam giác

Hình 1.4 Tín hiệu xung răng cưa Hình 1.5 Tín hiệu xung nấc thang

Hình 1.6 Tín hiệu xung nhọn

1.1.2.Các thông số của xung điện và dãy xung

a Xung đơn

Khái niệm: xung đơn là chỉ có một xung riêng biệt.

Hình 1.6 Tín hiệu xung vuông đơn

- Khái niệm: dãy xung là tín hiệu gồm nhiều xung đơn (dãy xung có thể tuần hoàn hoặc không tuần hoàn).

- Độ rộng của xung là thời gian ứng với điện áp cao gọi là ton (hay tx).

- Thời gian không có xung ứng với điện áp thấp gọi là toff (hay thời gian nghỉ tng).

- Chu kỳ xung là: T = ton + toff (s)

- Xung vuông đối xứng: ton = toff

- Tần số là số xung xuất hiện trong một đơn vị thời gian, được tính theo công thức: f = (Hz)

- Độ rỗng của xung là tỉ số giữa chu kỳ T và độ rộng xung ton: Q =

- Nghịch đảo của độ rộng Q được gọi là hệ số đầy xung: ƞ =

- 1.2 Tác dụng của R-C đối với các xung cơ bản

- 1.2.1 Tác dụng của mạch RC đối với các xung cơ bản

- 1.2.1.1 Mạch tích phân RC (thông thấp)

Hình 1.7 Mạch tích phân RC

- τ = RC : Được gọi là thời hằng τ đặc trưng cho tốc độ diễn ra quá

trình quá độ τ càng lớn, quá trình quá độ càng kéo dài, mạch lâu

xác lập.

- Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông có chu kỳ Ti, thì có thể xét tỉ lệ hằng số thời gian τ = RC so với Ti, để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của tụ

- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian τ = RC rất nhỏ so với Ti thì tụ nạp và

xả rất nhanh nên điện áp ngõ ra V0(t) có dạng giống như dạng điện áp vào

Vi(t) (hình 1.8b)

- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian τ= , tụ nạp và xả điện áp theo dạng hàm số mũ, biên độ đỉnh của điện áp ra nhỏ hơn Vp ( hình 1.8c)

- Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian τ rất lớn so với Ti thì tụ C nạp

rất chậm nên điện áp ra có biên độ rất thấp (hình 1.8d) nhưng đường tăng giảm điện áp gần như đường thẳng

- Như vậy, mạch tích phân chọn trị số RC thích hợp thì có thể sửa dạng xung vuông ở ngõ vào thành dạng sóng tam giác ở ngõ ra Nếu xung vuông đối xứng thì xung tam giác ra là tam giác cân.

- Trường hợp tín hiệu ngõ vào là một chuỗi xung vuông không đối xứng với ton> toff qua mạch tích phân Trong thời gian ton ở ngõ vào có điện

áp cao, tụ C nạp điện Trong thời gian toff ngõ vào có điện áp 0V nên tụ xả điện nhưng do thời gian toff nhỏ hơn ton nên tụ chưa xả điện hết thì lại nạp điện tiếp làm cho điện áp của tụ tăng dần (hình 1.9)

Hình 1.9

- Như vậy, tín hiệu ra có dạng xung nấc thang

- 1.2.1.2 Mạch vi phân RC( thông cao )

Hình 1.11 Dạng sóng vào và ra của mạch vi phân nhận xung vuông

- Nếu mạch vi phân có hằng số thời gian τ=5i T, thì tụ nạp và xả điện tạo dòng i(t) qua điện trở R tạo ra điện áp giảm theo hàm số mũ Khi điện áp ngõ vào bằng 0V thì đầu dương của tụ nối mass và tụ sẽ xả điện áp âm trên điện trở R Ở ngõ ra sẽ có hai xung ngược nhau có biên độ giảm dần (1.11b)

- Nếu mạch vi phân có hằng số thời gian τ rất nhỏ so với Ti thì tụ sẽ nạp xả điện rất nhanh nên cho ra hai xung ngược dấu nhưng có độ rộng xung rất hẹp được gọi là xung nhọn

- Như vậy, nếu thỏa mãn điều kiện của mạch vi phân thì mạch RC sẽ đổi tín hiệu từ xung vuông đơn cực ra 2 xung nhọn lưỡng cực.

1.2.2 Tác dụng của mạch RL đối với các xung cơ bản

Hình 1.12 Mạch tích phân RL (thông thấp) Hình 1.13 Mạch vi phân RL (thông

cao)

- Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông có chu kỳ Ti thì:

- Phản ứng của mạch RL(thông cao) giống phản ứng của mạch RC (thông cao)

- Phản ứng của mạch RL(thông thấp) giống phản ứng của mạch RC (thông thấp).

- 1.2.3Tác dụng của mạch R.L.C đối với các xung cơ bản.

Hình 1.14

- Qua hình vẽ ta thấy, khi tác dụng lên đầu vào của mạch dao động RLC, mắc song song, một đột biến dòng điện trong mạch sẽ phát sinh dao động có biên độ suy giảm dần là do sự tồn tại điện trở phân mạch

R và điện trở bản thân cuộn dây

- Nếu a càng lớn, dao động tắt dần càng nhanh, biên độ ban đầu là:

Ngược lại, hệ số suy giảm a càng nhỏ thì dao động tắt dần chậm

hơn, nhưng biên độ ban đầu bé.

- 1.4.Khảo sát dạng xung (Đo, đọc các thông số cơ bản của xung).

 Thực hành xác định hình dạng, biên độ, tần số của tín hiệu trên máy

phát xung bằng máy hiện sóng.

- Đọc biên độ: Biên độ (V) = Biên độ (ô) Volts / div (V/ô)

- Đọc chu kỳ: Chu kỳ (s) = Chu kỳ (ô) Time / div (s/ô)

- Mỗi lần đo, điều chỉnh núm chỉnh biên độ, núm chỉnh tần số, núm

chỉnh dạng điện áp ở vị trí bất kỳ rồi điền vào bảng sau:

- L

ầ

n

đ

o

ầ n

s ố

( H z )

- D ạ n g

s ó n g

- B iê n đ ộ (ô )

- G iả i đ o ( V / ô )

- Bi ên độ (V )

- C h u

k ỳ

( ô )

- G iả i đ o (s /ô )

- C h u

k ỳ

( s )

- - -

- -

- -

- -

- -

- Thực hành khảo sát mạch tích phân dùng RC với xung vuông.

- Đo và vẽ điện áp Vi (kênh 1) và Vo (kênh 2) trên cùng một đồ thị.

 Thực hành khảo sát mạch vi phân dùng RC với xung vuông.

- 2.1 Mạch dao động đa hài không ổn

- 2.1.1 Mạch dao động đa hài dùng Transistor

- RC2 Tải cho T2

- R5, R6 hạn dòng cho LED1,

LED2

- C1, C2, RB1, RB2 tạo tần số tao động của mạch.

- c Nguyên lý làm việc

- Tuy là hai Transistor cùng tên, các linh kiện cùng trị số nhưng không thể giống nhau một cách tuyệt đối Điều này sẽ làm cho hai Transistor mạch dẫn điện không bằng nhau, khi mở điện sẽ có một Transisitor dẫn điện mạnh hơn và một Transisitor dẫn điện yếu hơn Nhờ tác dụng của mạch hồi tiếp dương từ cực C2 về cực B1và từ cực C1về cực B2 sẽ làm cho Transistor dẫn mạnh hơn tiến dần đến bão hòa, Transistor dẫn điện yếu hơn tiến dần đến ngưng dẫn

- Giả thiết T1 dẫn điện mạnh hơn, tụ C1 nạp điện qua RC2 làm cho dòng IB1 tăng cao nên T1 tiến đến bão hòa Khi T1 bão hòa, dòng IC1tăng cao

và VC1 ≈VCEsat ≈ 0,2V, tụ C2 xả điện qua RB2 và qua T1 Khi tụ C2 xả điện, điện áp âm trên tụ C2 đưa vào cực B2 làm T2 ngưng.

- Thời gian ngưng dẫn của T2 chính là thời gian tụ C2 xả điện qua

RB2 Sau khi tụ C2 xả song, cực B2 lại được phân cực nhờ RB2 nên T2 dẫn bão hòa làm VC2=VCEsat ≈ 0,2V Điều này làm tụ C1 xả điện qua RB1 và điện áp âm trên tụ C1 đưa vào cực B1 làm cho T1 ngưng Lúc đó tụ C2 lại nạp điện qua RC1

làm cho dòng IB2 tăng cao và T2 bão hòa nhanh

- Thời gian ngưng dẫn của T1chính là thời gian tụ C1 xả điện qua

RB1 Sau khi tụ C1 xả điện xong, cực B1 lại được phân cực nhờ RB1 nên T1 trở lại trạng thái dẫn bão hòa như trạng thái giả thiết ban đầu Hiện tượng này được lặp lại tuần hoàn

- d Dạng sóng ở các chân

2.1.2 Mạch dao động đa hài dùng IC 555

- 1 Sơ đồ chân và cấu trúc bên trong

- Vi mạch 555 được chế tạo thông dụng nhất là dạng vỏ plastic như hình vẽ 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ chân IC NE 555

- Chân1: GND (nối đất để nay dòng)

- Chân2: Trigger Input ( Chân so áp với mức áp chuẩn là 1/3 mức nguồn nuôi)

- Chân3: Output (ngõ ra)

- Chân4: Reset (hồi phục)

- Chân5: Control Voltage ( điện áp điều khiển)

- Chân6: Threshold (Thềm –ngưỡng)

- Chân7: Dirchage ( xả điện)

- Chân8: +VCC ( nguồn dương)

- Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC 555 theo kiểu sơ đồ chức năng.

- Hình 2.3 Cấu trúc IC 555

- Cầu phân áp gồm 3 điện trở 5KΩ nối từ nguồn VCC xuống GND cho ra 2 điện

áp chuẩn là 1/3VCC và 2/3VCC.

- OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In- nhận điện áp chuẩn 2/3

VCC còn ngõ In+ thì nối ra ngoài chân 6 Tùy thuộc điện áp của chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3 VCC mà OP-AMP (1) có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (Reset), điều khiển Flip-Flop(F/F)

- OP-AMP(2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In+ nhận điện áp chuẩn 1/3

VCC còn ngõ In- thì nối ra ngoài chân 2 Tùy thuộc điện áp chân 2 so với điện

áp chuẩn 1/3 VCC mà OP-AMP (2) có điện áp ra mức cao hay thấp để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip –Flop (F/F)

- Mạch Flip-Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên Khi chân Set

- (S) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F ở ngõ Q lên mức cao và ngõ của xuống mức thấp Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái Khi chânReset (R ) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái.

- Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải Đây là mạch khuếch đại đảo có ngõ vào là chân của F/F, nên khi ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽcó điện áp thấp (≈0v) và ngược tại khi ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao (≈VCC ).

- Transistor T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4 V là loại

- Transistor PNP Khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4, có điện áp cao hơn 1,4V, thì T1 ngưng dẫn nên T1, nên T1không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1dẫn bão hòa, đồng thời làm mạch OUTPUT cũng dẫn bão hòa, và ngõ ra xuống thấp Chân 4 được gọi là chân Reset có nghĩa là nó Reset

IC 555 bất chấp tình trạng ngõ vào khác Do đó chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần Nếu không dùng chức năng Reset thì nối chân 4 lên VCC để tránh mạch bị Reset do nhiễu

- Transistor T2 là Transistor có cực C để hở nối ra chân7 (Discharge = xả) Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra của F/F, nên khi ở mức cao thì T2

bão hòa và cực C của T2 coi nhưnối mass Lúc đó, ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp Khi ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn cực C của T2 bị hở, lúc đó, ngõ ra chân 3 có điện áp cao Theo nguyên lý trên, cực C của T2 ra chân 7có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4

- 2 Mạch dao động đa hài không ổn cơ bản

Hình 2.4 Mạch đa hài không ổn cơ bản

- Trong mạch chân ngưỡng (Threshoide) số 6 được nối với chân nảy (Trigger) số 2, nên hai chân này có chung điện áp là điện áp trên tụ C1 để

so với điện áp chuẩn 2/3 VCC và 1/3 VCC bởi OP- AMP (1) và OP- AMP (2) Chân 5 có tụ nhỏ, 0.01uF nối GND để lọc nhiều tần số cao có thể làm ảnh hưởng điện áp chuẩn 2/3 VCC.

- Chân 4 nối nguồn +VCC nên không dùng chức năng Reset, chân 7

xả điện được nối vào giữa 2 điện trở RA và RB tạo đường xả điện cho tụ Ngõ

ra, chân 3, có điện trở giới hạn dòng 1,2KΩ và Led để biểu thị mức điện áp ra – chỉ có thể dùng trong trường hợp tần số dao động có trị sô thấp từ 20HZ trở xuống thì ở tần số cao hơn 40HZ, trạng thái sang tắt của Led khó có thể nhận biết bằng mắt thường

- Để phân tích nguyên lý của mạch, cần phối hợp mạch ứng dụng hình 2.3 và hình 2.4.

- Khi mới đóng điện tụ C1 bắt đầu nạp từ 0V lên nên:

- -OP-AMP (1) có VI+< VI- nên ngõ ra có V01= mức thấp, ngõ R= 0 (mức thấp)

- - OP-AMP (2) có VI+> VI- nên ngõ ra có V02 = mức cao , ngõ S=1(mức cao )

- - Mạch F/F có ngõ S=1 nên Q=1 và = 0 Lúc đó ngõ ra chân 3

có V0 ≈VCC (Do qua mạch đảo ) làm Led sáng

- - Transistor T2 có VB2 = 0, do = 0 nên T2 ngưng dẫn để tụ C1

- Khi điện áp trên tụ tăng đến mức 2/3VCC thì OP-AMP (1) dổi trạng thái, ngõ ra có V01 = mức cao, ngõ R = 1.

- - Mạch F/F có ngõ R = 1 nên = 1 Lúc đó, ra chân 3 có V0 ≈0V làm Led tắt Khi ngõ = 1 sẽ làm T2 dẫn bão hòa và chân 7 nối mass làm tụ

C1 không nạp tiếp điện áp được, mà phải xả điện qua RB và Transistor T2 xuống mass Tụ C1 xả điện qua RB với hằng sốthời gian là:

- Hiện tượng trên sẽ tiếp diễn lien tục và tuần hoàn.

- Lưu ý: Khi mới mở điện tụ C1 sẽ nạp điện từ 0V lên 2/3 VCC rồi sau đó tụ xả điện là 2/3VCC xuống 1/2VCC chứ không xả xuống 0V Những chu

kỳ sau tụ sẽ nạp từ 1/3VCC lên 2/3VCC chứ không nạp từ 0V nữa.

- Thời gian tụnạp là thời gian V0 ≈ +VCC, Led sáng Thời gian tụ

xả là thời gian Vo ≈ 0V, Led tắt.

- Thời gian nạp và xả tụ được tính theo công thức:

- 3 Mạch dao động đa hài không ổn đối xứng

- Trong mạch phi ổn cơ bản, do thời gian nạp và thời gian xả của tụ không bằng nhau nên dạng điện áp ở ngõ ra không đối xứng

- Ta có : tnạp =0,69 ( RA + RB) C1, txả = 0,69 RB C1

- Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối xứng người ta có thể thực hiện bằng nhiều cách

- Cách thứ 1: Chọn điện trở RA có trị số rất nhỏ so với RB thì lúc đó sai số giữa tnạp và txả coi như không đáng kể Điều này khó thực hiện nếu làm việc ở tần số cao Điện trở RA có trị số tối thiểu khoảng vài

KΩ thì RB phải có trị số rất lớn khoảng vài trăm KΩ Với các trị số điện trở này thì tần số dao động không thể cao được

- Cách thứ 2 : Dùng Diode D ghép song song RB theo chiều hướng xuống như hình vẽ 4.12 khi có Diode D, thời gian tụ C nạp làm Diode D được phân cực thuận có điện trởrất nhỏnên coi nhưnối tắt RB Thời gian nạp điện của tụ được tính theo công thức : tnạp = 0,69.RA.C

- Khi tụ C xả điện thi Diode được phân cực ngược nên tụ vẫn

xả điện qua RB Thời gian xả điện của tụ được tính theo công thức : txả = 0,69 RB.C

- Nếu chọn trị số RA bằng RB thì mạch sẽ tạo ra tín hiệu hình vuông đối xứng.

- - - -

Thực hành: Mạch dao động đa hài không ổn

- 1 Khảo sát mạch dao động đa hài không ổn dùng Transistor

- * Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

- Nguồn Vcc = 12V, R3= R2 = 22KΩ; R1= R4 = 1KΩ, C1 = C2 = 1μF; Q1

và Q2 là loại C828

Nội dung khảo sát

- Thay đổi R1, R2, C1,C2 đo dạng sóng ra và tính tần số

* Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

- Nguồn Vcc = 12V, R3= R2 = 22KΩ; R1= R4 = 1KΩ, VR1 = 250KΩ, C1 = C2 = 1μF; Q1 và Q2 là loại C828

Nội dung khảo sát

- + Thay đổi VR1 đo dạng sóng ra và tính tần số

- * Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

- Nguồn Vcc = 12V, R2 = 10KΩ; R1= R4 = 1KΩ, VR1 = 50KΩ, C1

= C2 = 1μF; Q1 và Q2 là loại C828

Nội dung khảo sát

- + Thay đổi VR1 đo dạng sóng ra và tính tần số

- 2.Khảo sát mạch dao động đa hài không ổn dùng IC 555

- * Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

- R1 = 22K; R2= 10K, C1= 10uF, C2 = 10nF, IC NE555

*Nội dung khảo sát

- Thay đổi R1,R2, C1 đo dạng sóng ra và tính tần số

- 100 K

- C1

- 10μ F

- 10μ F

*Nội dung khảo sát

- Thay đổi R1,R2, C1 đo dạng sóng ra và tính tần số

- 10μ

- 10μ F

*Nội dung khảo sát

- Thay đổi VR1 đo dạng sóng ra và tính tần số

2.2 Mạch đa hài đơn ổn

- 2.2.1 Mạch đa hài đơn ổn dùng Transistor

- 1 Sơ dồ mạch ở hai trạng thái

- Mạch đơn ổn cơ bản có 2 trạng thái được minh họa như sơ đồ hình 2.4 và hình 2.5, với dòng điện ở các cực có đường ngắt là dòng điện phân cực một chiều, dòng điện có đường rời nét là dòng nạp xả của tụ C.

Hình 2.4 Trạng thái ổn định: T1 bão hòa, T2 ngưng dẫn

- 2 Trạng thái ổn định của mạch đơn ổn(hình 2.4)

- Khi mở điện, tụ C tức thời nạp điện qua điện trở RC2 tạo dòng điện đủ lớn cấp cho cực B1 nên T1 sẽ chạy ở trạng thái bão hòa Lúc đó, dòng IC1 qua RC1 đủ lớn để tạo sụt áp và VC1= VCesat ≈ 0,2V Cầu phân áp

RB2 và RB sẽ tạo ra điện áp phân cực cho T2 ngưng dẫn vì VB2 < 0V

- Điện áp nạp trên tụ có giá trị khoảng : VC = VCC – VBesat ≈

VCC Khi tụ nạp đầy thì dòng nạp bên tụ bằng 0 nhưng tụ T1 vẫn chạy ở trạng thái bão hòa vì vẫn còn dòng IB1 qua RB1 cấp phân cực cho cực B1 Hai Transistor sẽ chạy ổn định ở trạng thái này nếu không có tác động gì

từ bên ngoài.

- 3 Trạng thái tạo xung của mạch đơn ổn (hình 2.5)

- Khi ngõ vào Vi nhận xung kích âm qua tụ C1sẽ làm điện áp VB1 giảm và T1 đang chạy bão hòa chuyển sang trạng thái ngưng dẫn Lúc đó IC1= 0 điện áp vào VC1tăng cao qua cầu phân áp RB2– RB

sẽ phân cực cho T2 chạy bão hòa Khi T2 chạy bão hòa VC2=VBEsat ≈0,2V điều này làm cho tụC có chân mang điện áp dương coi như nối mass và chân kia có điên áp âm so với mass nên điện áp âm này sẽ phân cực ngược cho cực B1 làm T1 tiếp tục ngưng mặc dầu đã hết xung kích Lúc đó tụ C xả điện qua điện

- trở RB1và transistor T2 từ C xuống E Trong thời gian này T1 ngưng dẫn T2 bão hòa nên điện áp ởcác chân C và B của transistor đổi ngược lại chính là xung điện ở ngõ ra Sau khi tụ xả xong làm mất điện áp âm đặt vào cực B1vàT1sẽ hết trạng thái ngưng dẫn và chuyển sang trạng thái bão hòa như lúc ban đầu Khi T1 trở lại trạng thái bão hòa thì VC1=VCEsat ≈0,2 Vnên T2 mất phân cực sẽ ngưng dẫn như lúc ban đầu Thời gian tạo xung của mạch đơn ổn chính là thời gian xả điện của tụC qua RB1 Sau thời gian này mạch tự trở lại trạng thái ban đầu là trạng thái ổn định.

- 2.2.2 Mạch đa hài đơn ổn dùng IC 555

Thực hành: Mạch dao động đa hài đơn ổn

- 1 Khảo sát mạch dao động đa hài đơn ổn dùng transistor

- * Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

- 2 Khảo sát mạch dao động đa hài đơn ổn dùng IC 555

- * Lắp ráp mạch như vẽ với các thông số sau:

3 Mạch đa hài lưỡng ổn

- 3.1 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng Transistor

- Sơ đồ mạch

Mạch dao động lưỡng ổn hay còn gọi là mạch dao động hai trạng thái bền Trong đó,mạch được thiết kế sao cho Q1 và Q2 làm việc ở vùng dẫn bão hòa.

vẫn tắt Vì vậy, trạng thái Q1 dẫn, Q2 tắt là trạng thái ổn định của mạch

- Để thay đổi trạng thái ta cấp một xung âm vào Vi, làm VBE1<0

Q1 ngưng dẫn làm điện thế tại VO1 lớn VBE2 đủ lớn Q2 dẫn, trở thành như hình 2.19c

Lúc đó, dòng tại cực B của transistor Q2 làm transistor

Q2 tiếp tục dẫn Đồng thời, dòng IB1 = 0 tại cực B của transistor Q1 tiếp tục tắt Do đó, nếu không có tác động bên ngoài thì Q2 vẫn dẫn, Q1 tắt

là trạng thái ổn định của mạch.

- Để thay đổi trạng thái ta cấp một xung dương vào Vi, làm VBE1 đủ lớn Q1 dẫn làm điện thế tại V01 0V VBE2 0V Q2 ngưng dẫn Từ nguyên lý hoạt động ở trên, mạch ở hình ,có 2 trạng thái ổn định.

Vì vậy, mạch được gọi là mạch dao động lưỡng ổn.

- Dạng điện áp vào, ra của mạch lưỡng ổn

Thực hành: Mạch dao động đa hài lưỡng ổn

- Các thiết bị sử dụng

- - Dao động ký; Nguồn phát sóng âm tần; Đồng hồ VOM, Dây đo dao động ký (2 dây), Dây tín hiệu máy phát sóng.

- Các bước thực hành

- 1.Khảo sát mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng transistor:

- Hãy ráp mạch như hình 2.33 với RC1= RC2 = 1KΩ; RB1= RB2 = 47kΩ ; R1=R2=560Ω; C= 1μF; R=220Ω;

Hình 2.25 Schmitt trigger dùng Transistor

- Trong sơ đồ mạch hình 2.25, hai transistor T1, T2 được ghép trực tiếp và có chung RE Để có điện áp ra là xung vuông thì hai transistor phải chạy ở chế độ bão hòa, ngưng dẫn Khi T1 ngưng dẫn sẽ điều khiển

T2 chạy bão hòa và ngược lại khi T1 bão hòa sẽ điều khiển T2 ngưng dẫn.

- Ngưỡng cao và ngưỡng thấp của mạch

Sơ đồ dạng 2:

Hình 2.26

- Mạch hình 2.26 bao gồm hai Transistor T1 và T2, các điện trở

phân cực tĩnh Điện trở Re tạo phản hồi, tụ C (năng lượng tích lũy trong

tụ sẽ làm phân cực mối nối BE của T2 nhanh hơn)

- Mạch được thiết kế sao cho ở trạng thái bình thường T1 tắt T2 dẫn bão hòa.Trong hai trạng thái phân biệt của mạch thì mỗi trạng thái ứng với một Transistor dẫn và một Transistor tắt.

- Khi Vv = 0, T1 tắt, dòng IC1 = 0, toàn bộ dòng IRC1 qua R và RB đến cực B của T2, làm T2 dẫn bão hòa Đồng thời tại cực E của T1 có điện áp Ve = IE2bh.Re, làm T1 tiếp tục tắt Ta có Vr = Vc = Ve +

- Khi T1 đang dẫn, T2 đang tắt, để đưa mạch về trạng thái ban đầu cần phải giảm tín hiệu vào Vv xuống dưới ngưỡng kích dưới Lúc đó dòng IC1 giảm mạnh, nên điện thế cực thu của T1 tăng lên, làm VB2 tăng.

Và nhờ tác dụng của hồi tiếp qua Re , quá trình nhanh chóng đưa đến T1 tắt và T2 dẫn bão hòa Ta có : Vr = Ve + VCE2bh

- - Lắp ráp, sửa chữa, đo kiểm được các mạch hạn chế biên độ

và ghim áp đúng yêu cầu kỹ thuật.

- - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp.

- 1 Mạch hạn biên

- 1.1 Khái niệm

- Mạch hạn chế biên độ (hay còn gọi là mạch xén) là mạch mà tín hiệu đầu ra lặp lại tín hiệu đầu vào khi điện áp đầu vào chưa vượt qua một giá trị nào đó gọi là ngưỡng của mạch hạn chế, còn ngược lại điện áp đầu ra sẽ giữ nguyên một giá trị không đổi khi điện áp đầu vào vượt ra ngoài ngưỡng hạn chế của mạch Giá trị không đổi đó gọi là mức hạn chế.

- Một mạch hạn chế biên độ được định nghĩa như một mạch hạn chế biên độ điện áp bởi sự cắt bỏ những thành phần không cần thiết của dạng sóng ngõ vào Sự cắt bỏ này có thể thực hiện bên trên hoặc bên dưới của tín hiệu ngõ vào một mức nào đó

- Dạng tín hiệu ra khi tín hiệu vào là tín hiệu sin:

- Các giá trị R và C phải chọn thích hợp, để hằng số thời gian t

= RC đủ lớn nhằm làm sụt áp qua tụ C không quá lớn hoặc tụ C không được xả điện nhanh Tụ nạp đầy và phóng điện hết trong thời gian 3t đến 5t, ở đây các Diode được xem là lý tưởng.

- 2.1.1 Mạch ghim đỉnh trên của tín hiệu ở mức không

- Xét tín hiệu vào là chuỗi xung có biên độ max là ±Vm (hình 3.20)

-

Hình 3.20

- Đây là mạch ghim áp đỉnh trên của tín hiệu ở mức điện áp là 0v Điện trở R có giá trị lớn, với nhiệm vụ là nhằm khắc phục nhược điểm: Khi biên độ tín hiệu vào giảm thì mất khả năng ghim đỉnh trên của tín hiệu vào ở mức không

- Giải thích nguyên lý hoạt động

- Thời điểm từ 0 đến t1, thời điểm tồn tại xung dương đầu tiên,

Vv = Vm , Diode D dẫn, tụ C được nạp điện qua Diode (không qua R, vì điện trở thuận của D rất nhỏ), cực âm của tụ tại điểm A, tụ nạp với hằng

số thời gian là:

- Lúc này

- Thời điểm từ t1 đến t2, thời điểm mà ngõ vào tồn tại xung âm,

VV = -Vm, Diode bị phân cực nghịch, D ngưng dẫn, lúc này tụ C phóng điện qua R, có dạng mạch tương đương như hình 3.21

- Do vậy, vr = vv - vc = -Vm -Vm = - 2Vm .

- 2.1.2 Mạch ghim đỉnh trên của tín hiệu ở mức điện áp bất kỳ (hình 3.22)

- Giải thích nguyên lý hoạt động:

- Thời điểm từ 0 đến t1, ngõ vào tồn tại xung dương Vv = Vm =10v

- f = CR = 0,1.10-6 106 = 0,1(s ) = 10 (ms)

- Vậy sau 5 thì tụ phóng hết, tức sau 5.10 = 50 (ms), thời gian này lớn gấp 20 lần thời gian từ t1 đến t2 (0,5ms), do vậy vc vẫn giữ mức điện áp là 5v → Vr = Vv - Vc = -10 - 5 = -15v

- Nếu đảo cực tính của nguồn VDC thì đỉnh trên ghim ở mức điện áp

- Mạch này có chức năng cố định đỉnh dưới của tín hiệu ở mức 0(v)

- Giải thích nguyên lý hoạt động (hình 3,23b)

- Thời điểm từ 0 đến t1, tồn tại xung dương, Vv = + Vm, Diode ngưng dẫn, tụ C được nạp qua R với hằng số thời gian là , vì R rất lớn nên tn rất lớn, do đó tn >> so với khoảng thời gian từ 0 đến t1 Do vậy tụ C gần như không được nạp vc = 0, do đó Vra = Vv = + Vm

- Thời điểm t1 đến t2, ngõ vào tồn tại xung âm, Vv = -Vm, Diode dẫn điện, tụ C được nạp qua Diode, thời hằng nạp là ,C 0, vc =

Vm (tụ nạp đầy tức thời), lúc này Vra = Vv + Vc = -Vm +Vm = 0

- Thời điểm từ t2 đến t3, ngõ vào tồn tại xung dương tiếp theo

Vv = +Vm, Diode ngưng dẫn, tụ C xả qua R với hằng số thời gian là

rất lớn so với bán kỳ từ t2 đến t3, do vậy tụ C vẫn giữ

nguyên mức điện áp là Vm Mạch tương đương của trường hợp này xem hình 3.24

- từ thời điểm t1 trở đi

- 2.1.4 Mạch ghim đỉnh dưới của tín hiệu ở mức điện áp bất kỳ (hình 3.25).

Hình 3.25: Sơ đồ mạch và tín hiệu

- Nguồn VDC tạo mức ghim dưới của tín hiệu vào,VDC = 1/2 Vm

- Giải thích nguyên lý hoạt động

- Thời điểm từ 0 đến t1, ngõ vào tồn tại xung dương, Vv = +Vm,

VDC< Vm, Diode D ngưng dẫn, tụ C được nạp qua R với hằng số thời gian

, do rất lớn so với khoảng thời gian từ 0 đến t1, nên tụ C gần như không được nạp, vc = 0, như vậy Vra = VV = + Vm

- Thời điểm từ t1 đến t2 ngõ vào tồn tại xung âm, Vv = -Vm , D dẫn, tụ C được nạp qua D, cực dương của tụ tại điểm A, thời hằng nạp là

, C 0, tụ C nạp đầy tức thời

- Ta có

- tụ nạp đầy đến giá trị là vc = VDC - vv = VDC + Vm

- Do đó

- Thời điểm từ t2 đến t3 ngõ vào tồn tại xung dương tiếp theo,

Vv = + Vm, Diode ngưng dẫn, tụ C phóng điện qua R với hằng số thời gian

rất lớn so với bán kỳ từ t2 đến t3 do vậy tụ C vẫn cố định mức điện áp vc = VDC + Vm trong khoảng thời gian này Mạch tương đương hình 3.26 của trường hợp này là: