TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆ N TỬ BỘ MÔN VIỄN THÔNG  VA -VA TÁC GIẢ : Nguyễn Việ t Hùng Nguyễ n Đình Phú TP.HCM 2007 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu giới thie äu sở lý luậ n, nguyê n lý hoạt động mạch xung nhằm phục vụ cho môn học kỹ thuậ t xung tín chuyên ngà nh điện tử viễn thông, tà i liệu chia làm chương: Chương giới thiệ u dạng sóng, hàm thường dùng ló nh vực điệ n, điện tử gồm hàm bước, hàm xung, hàm dốc, hàm mũ, hàm sin, hàm cos dạng sóng tổ hợp Chương trình bà y mạch biến đổi tín hiệu mạch RC, RL RLC dùng phương pháp toán tử Laplace – chương làm tảng cho chương sau mạch điện tử ứng dụ ng Chương trình bày kỹ thuật chuyển mạch chế độ độ xác định linh kiện M cách cải thiện HC điện tử diode, diode zener, transistor làm ảnh hưởng đến dạng sóng biTếnP.đổ i huat để dạng sóng tốt Ky t u ph am S mạc h xé n nối tiế p, mạch xén song song, xén Chương trình bà y mạch xén tín hiệuggồDmHcó n Truo âm, xén dương, xén mức độc lập, mạ enc h© xén thực tế mạc h xé n dùng transistor uy an q B Chương trình bà y mạch kẹp hay gọi mạch dời tín hiệ u, đặc biệ t quan trọng mạch kẹ p với tải điện dung, tải cuộ n dây Chương trình bày mạch dao động đa hài, mạ ch đơn ổn dù ng op-amp, dùng IC chuyên dùng 555, mạch dao động dùng vi mạch số, mạch Schmitt trigger mạch dao động đa hài dù ng linh kiệ n có vùng điện trở âm Do trình bày phần nên chắn nhiề u thiếu só t – rấ t mong đóng góp xâ y dựng bạn - xin hã y gởi theo địa phu_nd@yahoo.com - xin chân thành cảm ơn Nhóm biên soạn Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: I II III IV V VI VII VIII IX CÁC DẠNG SÓNG TÍN HIỆU GIỚI THIỆU DẠ NG SÓ NG HÀM BƯỚ C HÀM XUNG (IMPULSE FUNCTION) HÀM DỐ C (RAMP FUNCTION) DẠ NG SÓ NG HÀM MŨ DẠ NG SÓ NG HÀM SIN CÁ C DẠ NG SÓNG TỔ H P CÁ C PHẦN TỬ TRONG CÁ C DẠ NG SÓ NG BÀI TẬP 11 15 19 24 27 CHƯƠNG BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG BẰNG MẠCH RC, RL M VAØ RLC P HC I II III IV V VI VII uat T PHÂN TÍCH SÓ NG VUÔNG h Ky t m a h MAÏCH RC Su p H D MẠCH RC VỚ I TÍNH HIỆ U VÀO LÀ HÀMuBƯỚ ong C TrM XUNG © n MẠCH RC VỚ I TÍNH HIỆ U VÀ O LÀ HÀ ye n qu a B MẠCH LỌ C TẦ N SỐ THẤP – MẠ CH VI PHÂN MẠCH LỌC TẦN SỐ THẤP MẠCH VI PHÂ N 29 31 31 31 33 36 36 37 MẠCH LỌ C TẦ N SỐ CAO – MẠ CH TÍCH PHÂN MẠCH LỌC TẦN SỐ CAO MẠCH TÍCH PHÂ N CÁ C DẠ NG MẠ CH DÙ NG RL MẠCH VI PHÂ N – TÍCH PHÂ N DÙ NG OP-AMP MẠCH VI PHÂ N MẠCH TÍCH PHÂ N 38 PHƯƠNG PHÁ P TOÁ N TỬ PHÉP BIẾ N ĐỔI THUẬ N LAPLACE PHÂN TÍCH MẠCH BIẾ N ĐỔI TÍN HIỆ U RC DÙ NG BIẾ N ĐỔI LAPLACE a Mạ ch RC với tín hiệu o hà m bước b Mạ ch RC với tín hiệu o hà m xung vuô ng Mạ ch RC với tín hiệu o hà m mũ: c d Mạ ch RC với tín hiệu o hà m dốc PHÂN TÍCH MẠCH BIẾ N ĐỔI TÍN HIỆ U RL DÙ NG BIẾ N ĐỔ I LAPLACE a Mạ ch RL với tín hiệu o hàm bước b Mạ ch RL với tín hiệu o hàm xung vuôn g 42 VIII MẠCH PHÂ N ÁP Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 38 39 40 40 40 41 42 43 43 44 46 48 49 49 51 52 Truong DH SPKT TP HCM IX X http://www.hcmute.edu.vn MẠCH RLC BÀI TẬP CHƯƠNG 54 57 CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ I Ở CHẾ ĐỘ XÁ C LẬP DIODE DÙNG NHƯ MỘT CHUYỂ N MẠCH Phâ n cực thuận diode điện p ngưỡng a b Điệ n trở ac dio de Mạ ch tương đương c d Diode phâ n cự c ngược DIODE ZENER a Khi phân cực thuậ n diode zener b Khi phân cực ngượ c diode zener Cá c thô ng số m việc Zener c d Mạ ch tương đương Zener CÁC DẠNG DIODE THÔNG DỤ NG KHÁC M HC P T a Diode phaùt quang LED uat y th K Diode Schottky b am u ph S TRANSISTOR MỐI NÔÍ H D uong r T a Transis tor BJT © yen Khi TransistorBahoạ b n tqộng khuế ch đại c Khi Transistor hoạt động chế độ chuyển mạc h Khi Transistor hoạt động chế độ chuyển mạc h d e Cá c thô ng số m việc Transistor II Ở CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ CỦA DIO DE BÁN DẪ N PN Xé t trạ ng thái chuyể n mạch a b Cả i thiệ n tố c độ CHẾ ĐỘ QUÁ ĐỘ CỦA TRANSISTOR a Xé t trạ ng thái chuyể n mạch b Cả i thiệ n dạng sóng CHƯƠNG I II MẠC H XÉN GIỚI THIỆU MẠCH XÉ N MẠCH XÉN NỐI TIẾ P MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA BẰ NG NỮA BÁ N KỲ DƯƠNG MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮ A BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI NGƯỢ NG CẮT LÊ N MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚ N HƠN NỮ A BÁ N KỲ DƯƠNG – DỜI NGƯỢ NG CẮ T XUỐ NG MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮ A BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆ U LÊ N MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚ N HƠN NỮ A BÁ N KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆ U XUỐ NG MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA BẰ NG NỮA BÁ N KỲ ÂM MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚ N HƠN NỮ A BÁ N KỲ ÂM – DỜI NGƯỢ NG CẮT LÊN Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 59 60 61 61 62 63 64 65 65 65 65 66 66 66 67 67 68 68 69 71 72 74 74 74 75 76 76 77 79 83 83 83 85 87 88 90 92 94 Truong DH SPKT TP HCM III IV V VI VII http://www.hcmute.edu.vn MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮ A BÁN KỲ ÂM – DỜI NGƯỢNG CẮT XUỐNG MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮ A BÁN KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆ U LÊN 10 MẠCH XÉ N NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚ N HƠN NỮ A BÁ N KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆU XUỐNG MẠCH XÉN SONG SONG MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA BẰ NG NỮA BÁ N KỲ Â M MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA NHỎ HƠN NỮA BÁ N KỲ ÂM – DỜ I MẶT CẮT XUỐNG MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA LỚ N HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜ I MẶT CẮT LÊ N MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA LỚ N HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜ I TÍN HIỆ U XUỐ NG MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA NHỎ HƠN NỮA BÁ N KỲ ÂM – DỜ I TÍN HIỆ U LÊ N MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA BẰ NG NỮA BÁ N KỲ DƯƠNG MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA NHỎ HƠN NỮA BÁ N KỲ DƯƠNG – DỜI MẶT CẮT LÊ N MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA LỚ N HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜ I MẶT CẮ T XUỐ NG MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA LỚ N HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜ I TÍN HIỆ U LÊ N 10 MẠCH XÉ N SONG SONG – TÍN HIỆ U RA NHỎ HƠN NỮA BÁ N KỲ DƯƠNG – DỜ I TÍN HIỆ U XUỐ NG MẠCH XÉN VỚI DIODE THỰ C TẾ M Điệ n p V HC P T uat Điệ n trở rd y th K am unph Khảo sát ả nh hưở ng củ a điện dungH liê cực Cd S D uong MẠCH XÉN DÙ NG TRANSISTOR r T © uyenT DÙ NG TRANSISTOR qPHÁ MẠCH XÉN GHÉ P CỰaC n B MẠCH XÉ N DÙ NG OP – AMP MẠCH NẮ N CHÍNH XÁC – XEM NHƯ DIO DE LÝ TƯỎ NG MẠCH NẮ N CHÍNH XÁC CÓ NGUỒ N DC VIII MẠCH XÉN MỨ C ĐỘC LẬP IX BÀI TẬP CHƯƠNG MẠCH KẸP – MẠC H GIAO HOAÙN 95 96 98 99 99 100 101 101 101 102 103 104 104 104 109 109 109 111 112 112 113 113 114 114 117 119 I MAÏCH KẸP MẠCH DỜI TÍN HIỆ U XUỐNG MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP VM MẠCH DỜI TÍN HIỆ U XUỐNG MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP NHỎ HƠN VM MẠCH DỜI TÍN HIỆ U XUỐNG MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP LỚ N HƠN VM MẠCH DỜI TÍN HIỆ U LÊ N MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP VM MẠCH DỜI TÍN HIỆ U LÊ N MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP NHỎ HƠN VM MẠCH DỜI TÍN HIỆ U XUỐNG MỘT LƯ NG ĐIỆ N ÁP LỚ N HƠN VM II MẠCH KẸP DÙ NG DIODE XÉT Ả NH HƯỞ NG ĐIỆN TRỞ DIODE VÀ ĐIỆN TRỞ NGUỒ N 132 XÉT Ả NH HƯỞ NG ĐẾ N DẠ NG SÓ NG RA 132 ĐỊNH LÝ MẠCH KẸP 133 MẠCH KẸP Ở CỰ C NỀ N CỦ A BJT 133 CHUYỂ N MẠ CH C-E VỚI TẢI LÀ ĐIỆ N DUNG 135 137 CHUYỂ N MẠ CH C-C VỚI TẢI LÀ ĐIỆN DUNG III IV V Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 121 121 122 124 126 128 130 Truong DH SPKT TP HCM VI VII http://www.hcmute.edu.vn CHUYỂ N MẠ CH C-E VỚI TẢI LÀ CUỘN DÂY BÀI TẬP CHƯƠNG 139 143 MẠC H ĐA HÀI 147 I II GIỚI THIỆU CÁ C MẠ CH DAO ĐỘ NG ĐA HÀI DÙ NG OP-AMP NHẮ C LẠ I MẠC H SO SÁ NH MẠCH SO SÁ NH ĐIỆ N ÁP VỚI ĐIỆN ÁP 0V MẠCH SCHMITT TRIGGER ĐẢO – ĐỐI XỨNG MẠCH SCHMITT TRIGGER KHÔ NG ĐẢ O – ĐỐI XỨ NG MẠCH DAO ĐỘ NG BẤT Ổ N DÙ NG OP-AMP MẠCH ĐƠN Ổ N DUØNG OP-AMP 148 149 149 149 150 152 154 157 III MẠCH DAO ĐỘ NG ĐA HÀI DÙ NG VI MẠ CH 555 CẤU TRÚC VI MẠ CH 555 MẠCH DAO ĐỘ NG DÙ NG VI MẠC H 555 MẠCH ĐƠN Ổ N DÙNG VI MẠ CH 555 162 162 163 166 IV V h MẠCH ĐA HÀI DÙ NG VI MẠ CH SỐ Ky t m a h CÁC VI MẠCH TRIGGER SCHMITT Su p H D MẠCH ĐƠN Ổ N ng Truo © n MẠCH DAO ĐỘ NG DÙ NuGyVI e MẠC H CỔNG NOT CÓ TRIGGER SCHMITT an q B MẠCH DAO ĐỘ NG DÙ NG TRANSISTOR VI M P HC uat T MAÏCH DAO ĐỘ NG ĐA HÀ I DÙ NG TRANSISTOR MẠCH ĐƠN Ổ N GHÉP CỰC THU DÙ NG TRANSISTOR MẠCH ĐƠN Ổ N GHÉP CỰC PHÁT DÙ NG TRANSISTOR MẠCH TRIGGER SCHMITT MẠCH DAO ĐỘ NG ĐA HÀI DÙ NG CÁ C LINH KIỆN CÓ VÙ NG ĐIỆ N TRỞ ÂM DIODE TUNNEL UJT – TRANSISTOR ĐƠN NỐ I DIODE LỚP Ứ NG DỤNG CỦA CÁC LINH KIỆN CÓ VÙ NG ĐIỆ N TRỞ ÂM ĐỂ TẠO MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI Tài liệu tham khảo Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 168 168 169 170 171 171 173 176 177 178 178 179 180 180 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Daïng sóng tín hiệu Chương GIỚI THIỆU DẠ NG SÓ NG HÀM BƯỚ C M HC P T HÀM XUNG (IMPULSE FUNCTION) t thua y K HÀM DỐC (RAMP FUNCTION) am u ph S H D DẠ NG SÓ NG HÀM MŨ uong r T DẠ NG SÓ NG HÀM SIN n© quye n a BP CÁ C DẠ NG SÓNG TỔ H CÁ C PHẦN TỬ TRONG CÁ C DẠNG SÓNG BÀI TẬP Kỹ thuậ t xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Dạ ng sóng tín hiệu SPKT – Nguyễ n Đình Phú LIỆT KÊ CÁC HÌNH Hình 1-1 Dạng só ng tín hiệu điệ n p dc Hình 1-2 Dạ ng só ng tín hiệu hàm bước Hình 1-3 Dạ ng só ng tín hiệu sin Hình 1-4 Dạ ng só ng tín hiệu hàm xung Hình 1-5 Dạ ng só ng tín hiệu hàm xung vuông đối xứ ng Hình 1-6 Dạ ng só ng tín hiệu hàm mũ Hình 1-7 Dạng só ng tín hiệu xung ră ng cưa Hình 1-8 Dạ ng só ng tín hiệu xung tam giác Hình 1-9 Dạ ng só ng tín hiệu hàm sin giảm theo hàm mũ Hình 1-10 Hàm bước với biê n độ thời gian trể khác Hình 1-11 Dạng sóng ví dụ 1-1 Hình 1-12 Dạng só ng ví dụ 1-2 Hình 1-13 Hình 1-14 Hình 1-15 Hình 1-16 M HC P T at (a) ng só ng hàm dốc (b) dạng só ng hàmKydốthcutổng quát am u ph S H Dạng só ng ví dụ 1-3 D uong r T n© Sơ đồ mạch qunyge só ng ví dụ 1-4 n a B Dạng só ng hàm mũ Hình 1-17 Dạng sóng hàm mũ vớ i cá c giá trị biên độ thời c Hình 1-18 Dạng só ng hàm mũ vớ i giá trị TS khác Hình 1-19 Dạng só ng ví dụ 1-5 Hình 1-20 Một phần dạng sóng tín hiệu hàm sin Hình 1-21 Cá c dạng sóng sin bị dịch sang trá i sang phải Hình 1-22 Dạ ng só ng tổ hợ p – hay ng só ng hàm mũ tă ng Hình 1-23 Dạ ng só ng hàm tổ hợ p củ a hàm mũ hàm dốc Hình 1-24 Dạ ng só ng hàm sin giảm Hình 1-25 Dạ ng só ng hàm tổ hợ p Hình 1-26 Dạ ng só ng vuông Hình 1-27 Dạng sóng xá c định giá trị đỉnh – đỉnh giá trị đỉnh Hình 1-28 Giá trị trung bình củ a mộ t i tín hiệ u tuần hoàn Hình 1-29 Hình cho ví dụ 1-13 Kỹ thuậ t xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Dạng sóng tín hiệu I SPKT – Nguyễ n Việt Hù ng GIỚI THIỆU: Chúng ta thường gặp tín hiệu dòng điệ n i(t) điện áp v(t) Sự thay đổi theo thời gian tín hiệu gọi dạng sóng (waveform) Dạng sóng vẽ hình 1-1 không thay đổi theo thời gian gọi tín hiệu dc Từ viết tắt dc tượng trưng cho dòng điện có hướng (direct current), dạng biểu thức toán học cho dòng điện dc i(t) điện áp dc v(t) sau: vt   VO   với    t   it   I o  (1-1) M P HC uat T h Ky t m a h u điệ n p dc Hình 1-1 Dạng só ng Stín u phiệ H D g uongiữ Không có tín hiệu vật lý nà o rmà nguyên giá trị theo thời gian, nhiên có T © n e y u q thể gần tín hiệ Bauntạo thiết nguồn pin Tín hiệu hàm bước: Hình 1-2 Dạ ng só ng tín hiệu hàm bước Tín hiệu hàm sin: Hình 1-3 Dạ ng só ng tín hiệu sin Tín hiệu hàm xung: Kỹ thuậ t xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Dạ ng sóng tín hiệu SPKT – Nguyễ n Đình Phú Hình 1-4 Dạ ng só ng tín hiệu hàm xung Tín hiệu hàm xung vuông đối xứn g: Hình 1-5 Dạ ng só ng tín hiệu hàm xung vuông đối xứ ng Tín hiệu hàm mũ: M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 1-6 Dạ ng só ng tín hiệu hàm mũ Tín hiệu xung cưa: Hình 1-7 Dạng só ng tín hiệu xung ră ng cưa Tín hiệu xung tam giác: Hình 1-8 Dạ ng só ng tín hiệu xung tam giác Tín hiệu hàm sin giảm: Kỹ thuậ t xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Dạng sóng VB1 , VC1 , VB , VC hình 6-35 M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-35 Dạn g sóng Chu kỳ dao động mạch gồm T  T1  T2 với T1  0,693 RB 2C1 vaø T2  0,693 RB1C2 Trong trườ ng hợp đặc biệt chọn RB1  RB  RB vaø C1  C  C chu kỳ dao động mạch T  1, RBC MẠCH ĐƠN ỔN GHÉP CỰC THU DÙNG TRANSISTOR: Sơ đồ mạch đơn ổn ghép cực thu hình 6-36 173 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-36 Sơ đồ mạch đơn ổn ghép cực thu Hoạt động mạch sau: Mạch đơn ổn xem mạch ngắt dẫn ghép với nhau:  Cực mạch dùng transistor T1 ghép với cực thu transistor T2 qua RB1 Cực transistor T2 ghép ac với cực thu transistor T1 qua tụ C HCM P T Mạch thiết kế để chế độ xác laäp cho: huat t y K pham  Transistor T1 taét u S H ng D o u r  Transistor T2 dẫn bảo nhoà © T ye u q Baon hoà giá trị R R Transistor T2 dẫn bả C chọn để thoả điều kiện B1  I B  I CSat , VCE  0,2V Do ghép trực tiếp với transistor T1 qua điện trở R B1 nên ta coù VCET  0, 2V  VBET  V nên làm cho T1 tắt Điện áp mạch trạng thái ổn định Vo  VCET  0,2V Tụ C nạp điện với theo chiều dòng điện chạy từ nguồn qua RC , qua C , qua moái noái BET GND – điện áp tụ C tăng dần điện áp nguồn cung cấp VCC Khi có xung kích dương vào cực B transistor T1 làm T1 chuyển từ trạng thái dẫn ngưng dẫn sang trạng thái dẫn bảo hoà tụ C bắt đầu xả điện làm phân cực ngược mối nối BET nên làm tắt transistor T2 – điện áp Vo  VCC Khi transistor T2 tắt điện áp VCT  VCC làm cho transistor T1 tiếp tục dẫn bảo hoà Khi transistor T2 trạng thái tắt, T1 dẫn tụ C xả hết điện tụ C nạp điện theo chiều dòng điện chạy từ nguồn qua R , qua C , qua mối nối CET GND – điện áp tụ C tăng dần VC  V làm transistor T2 dẫn bảo hoà trở lại – khoá transistor T1 ngõ trở lại trạng thái Vo  VCET  0,2V chờ nhận xung kích Dạng sóng xung kích, cực B tín hiệu hình 6-37 174 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-37 Các dạng sóng: VB2, Vxk, VCE Tính thời gian tồn xung đơn ổ n: để tính phải dời trục hình 6-38 Hình 6-38 Vẽ lại dạng sóng VB2 175 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phuù t    RC   vC (t )  2VCC 1  e    Phương trình nạp tụ: Tại t  VB  Tại t  t2  TX VB  VCC T  X   RC  2VCC 1  e    Hay T  X    1  e RC    Suy TX  0,693RC  0, RC Tương tự ta áp dụng phương pháp cho mạch bất ổn ta tìm T1  0,7 RC T2  0,7 RC Chu kyø dao động T  T1  T2 M P HC uat T y th MẠCH ĐƠN ỔN GHÉP CỰC PHÁT DUØNG TRANSISTOR:pham K u DH S g n uo R Sơ đồ mạch đơn ổn hình 6-39, © Trmạch không dùng phản hồi qua B1 mà thông qua điện n e y qu trở cực phát RE Ban Hình 6-39 Mạch đơn ổn ghép cực phát Hoạt động mạch sau: Mạch thiết kế để chế độ xác lập cho:  Transistor T1 tắt  Transistor T2 dẫn bảo hoà Tụ C nạp điện với dòng điện chạy từ nguồn qua RC , qua C , qua moái noái BET , qua điện trở RE GND – điện áp tụ C tăng dần cho đế n điệ n áp nguồn cung cấp VCC Dòng điệ n chạy qua điện trở RE tạo nên điện áp VE  I ET RE khoá transistor T1 tắt 176 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Vo  VE  VCESatT mạch trạng thái xác lập Điện áp mạch Khi có xung kích dương làm transistor T1 dẫn bảo hoà – xem ngắn mạch, điện áp tụ C đặt lên mối nối BET làm tắt transistor T2 Vo  VCC mạch trạng thái bất ổn Điện áp mạch Khi transistor T1 dẫn bảo hoà dòng điện chạy qua điện trở RE tạo nên điện áp VE  I ET 1RE khoá transistor T2 tắt Sau tụ C phóng hết điện tụ C bắt đầu nạp điện với dòng điện chạy từ nguồn qua R , qua C , qua moái noái CET , qua điện trở RE GND – điện áp tụ C tăng dần VB  VC  VCESatT  VE VT  VE transistor T2 dẫn bảo hoà – khoá transistor T1 Điện áp mạch Vo  VCC mạch trở lại trạng thái xác lập chờ xung kích MẠCH TRIGGER SCHMITT: Sơ đồ mạch Trigger Schmitt hình 6-40 M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-40 Mạch trigger Schmitt Hoạt động mạch sau: Mạch thiết kế để chế độ xác lập cho:  Transistor T1 tắt  Transistor T2 dẫn bảo hoà Khi T1 tắt điện áp VCT có giá trị điện áp lớn nên qua mạch cầu phân áp RB1 , RB làm transistor T2 dẫn bảo hoà, đồng thời điện áp VE  I ESatT RE khoá T1 tiếp tục tắt Điện áp mạch Vo  VE  VCESatT Khi điện vào tăng dần Vi  VKT - ngưỡng kích transistor T1 dẫn , điện áp VCT giảm làm tắt transistor T2, dòng qua điện trở RE khoá transistor T2 tiếp tục tắt Điện áp mạch Vo  VCC 177 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Khi điện vào giảm dần Vi  VKT - ngưỡng kích transistor T1 tắt, điện áp VCT tăng làm transistor T2 dẫn bảo hoà, dòng qua điện trở RE khoá transistor T1 tiếp tục tắt Vo  VE  VCESatT Điện áp mạch VI MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG CÁC LINH KIỆN CÓ VÙNG ĐIỆN TRỞ ÂM: Các linh kiện có đặc tuyến vôn ampe hình chữ S hay chữ N – có vùng điệ n trở âm dùng làm mạch song ổn, đơn ổn bất ổn Phần giới thiệu lại linh kiện có vùng điện trở âm DIODE TUNNEL: 19 Diode tunnel diode P-N có nồn g độ tạp chất cao: mật ñoä 10 17  10 20 / cm so với diode thường mật độ 10 / cm Diode có đặc tuyến von-ampe hình 6-41 M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-41 Ký hiệu đặc tuyến von-ampe diode tunnel Các giá trị : I p , v p : dòng điện điện áp đỉnh diode I v , vv : dòng điện điện áp thung lũng vF : giá trị điện áp cần thiết để đỉnh diode Các ưu điểm:  Tốc độ làm việc cao  Tiêu hao lượng thấp sơ đồ đơn giản  Điện áp làm việc thấp Khuyết điểm:  Mạng cực nên vấn đề phân cách tầng khó  Phạm vi sử dụng BJT vi mạch 178 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài Mạch tương đương diode tunnel hình 6-42 SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-42 Mạch tương đương diode tunnel UJT – TRANSISTOR ĐƠN NỐI: Có loại UJT thông thường, PUJT (programmable UJT) Ký hiệu cho loại hình 6-43: M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-43 Kí hiệu UJT PUJT Trong phần ta nghiên cứu loại UJT thông thườ ng: Cấu tạo UJT, ký hiệu mạch tương đương hình 6-44 Hình 6-44 Cấu tạo, kí hiệu mạch tương đương UJT Với RBB  k  10k  RB1  RB Hệ số  Vaø VP  VBB  V RB1 R  B1 RB1  RB RBB Sơ đồ mạch đặc tuyến UJT hình 6-45: 179 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-45 Sơ đồ mạch đặc tuyến UJT DIODE LỚP: Cấu tạo, ký hiệu mạch tương đương diode lớp hình 6-46: M H Su q Ban uyen © ng D Truo y th K pham Hình 6-46a Diode lớp P HC uat T Hình 6-46b Diode lớp Hình 6-46c Đặc tuyến Diode lớp ỨNG DỤNG CỦA CÁC LINH KIỆN CÓ VÙNG ĐIỆN TRỞ ÂM ĐỂ TẠ O MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI: a Đặc tính vùng điện trở âm: Từ dạng đặc tính vùng điệ n trở âm kiể u chữ N diode tunnel, ta xây dựng dạng mạch khống chế điện áp dạng đặc tính vùng điện trở âm kiểu chữ S UJT, diode NPNP, SCS ta xây dựng dạng mạch khống chế dòng điện Đặc tuyến hình chữ N hình chữ S hình 6-47 180 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-47 Đặc tuyến hình chữ N hình chữ S b Mạch nguyên lý: Ta khảo sát mạch điện trở âm dùng dòng khống chế hình 6-48: M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-48 Mạch điện trở âm dùn g dòng khống chế đặc tuyến Điện áp v rơi trê n điện trở âm có phương trình điện áp: v  VDC  iR R (1) Với i dòng điện chạy qua linh kiện có vùn g điện trở âm Và iC dòng điện chạy qua tụ Với VDC  V1 : giá trị nguồn điện áp DC cụ thể Ở chế độ xác lập iC  nên i  iR Ta có đường tải DC với độ dốc  R Với VDC  V2 hay VDC  V3 ta xây dựng đường tải qua V2 V3 với độ dốc  R Từ sơ đồ nguyên lý hình 6-48 ta có: iR  iC  i  C dv i dt (2) 181 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Kết hợp phương trình (1) (2) ta CR dv  VDC  iR  v  dt (3) Nếu linh kiệ n (-r) hoạt động điểm X E với i  iE v  vE vE  iE R  VE hay VE  iE R  vE Nguoàn DC cấp cho mạch lúc VDC  VS ta viết lại phương trình (3): CR dv  VS  VE dt X E (4) Từ phương trình (4) ta nhận thấy: Nếu linh kiện có (-r) hoạt động X E điện áp nguồ n V  VS dv dv  VS  VE  VS  VE dt dt Nhận xét: áp dụng nguyên lý vào mạch ta thấy: điện áp nguồn cung cấp đột ngột tăng ví dụ VS  V2 dv  VS  V2  VE  V1 điểm làm việc di chuyển bên phải dt dọc theo chiều tăng v M P HC uat T c Hoạt động chế độ đơn ổn: h Ky t m a ph Suban H Xem maïch hình 6-48, điện áp cung cấ p đầu cho mạch V1 với điểm làm việc ổn D ng o u r T định x1 Khi có điện áp hàm en ©c vào làm điện áp nguồn tăng đế n giá trị V2 làm dịch chuyển ybướ u q Ban đường tải qua khỏi điểm tới hạn A nhằm tạo trạng thái ổn định điểm x2 Áp dụng phương trình (4) A ta thấy dần (di chuyển bên phải) để đạt x2 dv  điểm làm việc có xu hướng tăng dt Nhưng điểm làm việc di chuyển theo hướn g AB theo hướng nên phải chuyể n trạng thái đột ngột từ A đến A’ Áp dụng phương trình (4), A’ ta thấy A’B để đến x2 dv 0 dt dv  điểm làm việc di chuyển theo hướng dt Lúc điện áp nguồn lại trở V1 điểm làm việc X1 khô ng theo hướng BA ( dv  ) mà phải giảm đột ngột theo BB’ điểm làm việc ổn định x1 Ta có hoạt dt động mạch đơn ổn 182 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-49 Đặc tuyến hoạt động chế độ đơn ổn d Hoạt động chế độ song ổ n: Trong chế độ điện áp nguồn đường tải phải chọn cho đường tải cắt đặc tuyến von-ampe điểm X, Y, Z hình 6-50 M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Hình 6-50 Hoạt động song ổn Nếu ban đầu mạch ổn định X, xung vuôn g đặt vào nguồn VS đưa điểm làm việc theo chiều bên phải để đạt điểm làm việc ổn định Z, xung đủ lớn để dịch chuyển điểm làm việc qua khỏi A để đạt A’ Z Bây giờ, ổn định Z, ta đưa vào xung âm có độ lớn độ rộng đủ để Z chuyể n X thông qua BB’ B’X Ta có trạng thái ổn định tương ứng với giá trị xung kích dương âm e Hoạt động chế độ bất ổn: Trong chế độ điện áp nguồn đường tải phải chọn cho đường tải cắt đặc tuyến von-ampe điểm X hình 6-51 Cần phân biệt chế độ điểm làm việc X không ổn định – khác với trườn g hợp mạch song ổ n Do có tín hiệu nhiễu điểm làm việc có khuynh hướn g dời xa điểm X 183 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-51 Hoạt động bất ổn Khảo sát trường hợp điệ n áp nguồn VS tăng đến giá trị V1 : Vì V1  V nên dv  : điểm làm việc có khuynh hướ ng di chuyển đến điểm B dt M Và tương tự nế u V1  V điểm làm việc có khuynh hướng diTPchuyể HC n đến điểm A uat y thng qua hình 6-52 với phần tử có K Ngoài ta giải thích tính bất ổn hmạ c h thô am up S H vùng điện trở âm vùng (-r) V n0g ,Dmạch tương đương có số thời gian Truo ( rn) qRuyen ©   RC với R||  Ba Rr Hình 6-52 Mạch điện trở âm dùn g dòng khống chế Khi có nhiễu điểm cân bị thay đổi, đáp ứng có dạng e Khi r  R R||  : đáp ứng giảm theo hàm e  t R||C  t R||C trạng thái ổn định ổn định Khi r  R R||  : đáp ứng tăng theo hàm e  t R||C , điểm làm việc di chuyển xa khỏi trạng thái ổn định ban đầu Trở lại với hình 6-50 ta thấy Y ổ n định r  R|| 184 Kỹ thuaät xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Trong hình 6-51, vị trí ban đầu X có xu hướn g di chuyể n A hay B tuỳ thuộc vào chiều kích thích Hệ thống có xu hướn g vẽ nên đường BB’AA’ theo chiều mũi tên mà khôn g cần kích thích bên f Mạch đa hài dùng điện áp khống chế mạch điện trở âm có hình chữ N: Xem hình 6-53 ta thấy tụ điện mắc song song thay cuộn dây nối tiếp với phần tử có vùng điện trở âm Hình 6-53a Mạch đa hài dùng điện áp khống chế M H Su q Ban uyen © ng D Truo P HC uat T y th K pham Hình 6-53b Đặc tuyến Việc xét ổn định điểm làm việc theo hướn g:  Từ hình 6-52a ta có L di  V  iR  v dt (7) Neáu điểm làm việc tạm thời X E ( iE , vE ) iE R  vE  VE Ta coù: L di  VS  VE dt X E Từ ta rút ra: linh kiện hoạt động X E điện áp nguồn VS dv  , VS  VE dt 185 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú dv  , VS  VE dt  Theo hướ ng ta xét mạch tương đương hình 6-54 để tìm đáp ứng Hình 6-54 Mạch tương đương Từ mạch điện đáp ứng có dạng hàm mũ e  t ( Rr ) L Hàm mũ có giá trị dương – trường hợp bất ổn r  R tương ứng với đườ ng tải Hàm mũ có giá trị âm – trường hợp ổn định r  R tương ứng với đường tải M HC P T Nhận xét: uat y th K am Sự khác biệt dạng đa hài dùungphđặ c tuyến hình chữ S (dùng dòng điện điề u S H D khiển) mạch đa hài dùng đặc tuyến hình g N là: nchữ Truo © n e S ta có bước nhảy dòng điện AA’BB’ Trong dạng đặc tuyến hình quychữ Ban Trong dạng đặc tuyến hình chữ N ta có bước nhảy điện áp AA’BB’ VII BÀI TẬP : end 186 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn [1] Robert Boylestad, Louis Nashelsky – Electronic devices ang circuit theory – Prentice Hall [2] Donal A Neamen - Electronic circuit analysis and design – McGraw Hill, 2001 [3] Donal L Schilling, Charles Belove - Electronic circuits discrete and intergrated - McGraw Hill, 1989 [4] Robert T Paynter - Introductory electronic devices and circuits - Prentice Hall [5] Theodore F Bogart, JR - Electronic devices ang circuits – Maxwell Macmillan, 1991 [6] Phạm Minh Hà – Kỹ thuật điện tử [7] Lê Phi Yến – Kỹ thuật điện tử – Đại học Bách khoa TP.HCM M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn ... HCM P a Thàm xung (t) trình bày hàm xung đơn vị Unit impulse, ký hiệ u (t) Dạng sóng củ huat t y K n độ xung lớn thời gian tồn hình 1-12(b) Xung kiểu xung lý tưởng vớaimbiê ph u S xung ngắn ... Khi t = 5 tụ nạp 99% Trong kỹ thuật xung sau khoảng thời từ 3 đến 5 xem tụ nạp đầy Hình 2-6 Dạng sóng nạp tụ C MẠCH RC VỚ I TÍN HIỆU VÀO LÀ HÀM XUNG: 33 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM... hàm mũ Tín hiệu xung cưa: Hình 1-7 Dạng só ng tín hiệu xung ră ng cưa Tín hiệu xung tam giác: Hình 1-8 Dạ ng só ng tín hiệu xung tam giác Tín hiệu hàm sin giảm: Kỹ thuaä t xung Thu vien DH SPKT