Đang tải... (xem toàn văn)
Môn Kỹ thuật điện tử. Chương 5 (phần 2) - Mạch tạo xungTóm tắt lý thuyết, tổng hợp công thức, các ví dụ minh họa dễ hiểu.
Ch ng 5 (Ph n 2)ươ ầ 5.2. M ch t o xungạ ạ 5.2.1. Mạch tạo dạng xung RC 5.2.2 Các chuyển mạch điện tử 5.2.3. Mạch đa hài lưỡng ổn 5.2.4. Mạch đa hài đơn ổn 5.2.5. Mạc đa hài phi ổn 5.2.6. Mạch dao động đa hài dùng IC 555 5.2 Mạch tạo xung Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc. ◦ Tín hiệu liên tục (còn được gọi là tín hiệu tuyến tính hay tương tự) là tín hiệu có biên độ biến thiên liên tục theo thời gian. ◦ Tín hiệu rời rạc (còn được gọi là tín hiệu xung hay số) là tín hiệu có biên độ biến thiên không liên tục theo thời gian. Tín hiệu xung: là tín hiệu rời rạc theo thời gian. Đặc điểm chung: là thời gian tồn tại xung rất ngắn hay sự biến thiên biên độ từ thấp lên cao hay từ cao xuống thấp xảy ra rất nhanh. Bản chất vật lý: dòng điện, điện áp, ánh sáng…. Hình dạng: vuông, tam giác, răng cưa, nhọn, hình thang… 5.2 Mạch tạo xung Hình dạng xung 5.2.1. Mạch tạo dạng xung RC Quá trình nạp điện Hằng số thời gian của mạch τ =R.C Thời gian 3τ là thời gian quá độ của mạch (nạp đầy hoặc xả hết) Quá trình nạp điện 5.2.2 Các chuyển mạch điện tử Khi Vi=0, BJT ngắt, IC≅0, VC ≅ VCC, BJT như một khóa điện tử hở mạch Khi Vi=5V, BJT thông bão hòa, IC≅ICsat, VC ≅ 0, BJT như một khóa điện tử đóng mạch Sơ đồ mạch Mạch tạo xung vuông Các m ch t o xung c b n nh t là các m ch t o xung vuông đ c g i ạ ạ ơ ả ấ ạ ạ ượ ọ chung là m ch dao đ ng đa hàiạ ộ . Có ba lo i m ch dao đ ng đa hài là: ạ ạ ộ ◦ Dao đ ng đa hài l ng n ộ ưỡ ổ (còn g i là m ch Flip-Flop): m ch có hai tr ng thái và hai ọ ạ ạ ạ tr ng thái đ u n đ nh. ạ ề ổ ị ◦ Dao đ ng đa hài đ n n ộ ơ ổ : m ch có hai tr ng thái, trong đó m t tr ng thái n đ nh ạ ạ ộ ạ ổ ị và m t tr ng thái không n đ nh g i là tr ng thái t o xung ộ ạ ổ ị ọ ạ ạ ◦ Dao đ ng đa hài phi nộ ổ : m ch có hai tr ng thái và c hai tr ng thái đ u không n ạ ạ ả ạ ề ổ đ nh còn g i là m ch t dao đ ng. ị ọ ạ ự ộ M ch dao đ ng đa hài dùng BJT d a vào ạ ộ ự s n p đi n và s x đi n c a t ự ạ ệ ự ả ệ ủ ụ đi nệ k t h p v i đ c tính ế ợ ớ ặ chuy n m ch c a Transistorể ạ ủ . Ngoài ra m ch dao đ ng đa hài đ c t o ra t các linh ki n nh op-amp, ạ ộ ượ ạ ừ ệ ư IC555, các c ng logic, …. ổ 5.2.3. M ch đa hài l ng nạ ưỡ ổ Mạch dao động đa hài lưỡng ổn được tạo ra bằng cách ghép hai mạch đảo sao cho điện áp ra của mạch đảo này là ngõ vào của mạch đảo kia. Mạch có 2 trạng thái, trong mỗi trạng thái một trasistor tắt và một transistor bão hoà. Giả thiết có mạch Flip-Flop đối xứng nhưng hai transistor không thể cân bằng một cách tuyệt đối nên sẽ có một Transistor dẫn mạnh hơn và một Transistor dẫn yếu hơn. Giả thiết T1 dẫn mạnh hơn IC1 lớn hơn qua RC1 VC1 giảm VB2 giảm T2 chạy yếu hơn. IC2 nhỏ VC2 tăng VB1 tăng T1 chạy mạnh mạnh hơn T1 sẽ tiến đến trạng thái bão hòa T2 tiến đến ngưng dẫn Một trạng thái của mạch Flip-Flop. Tương tự nếu T2 dẫn mạnh hơn T2 sẽ tiến đến trạng thái bão hòa T1 tiến đến ngưng dẫn trạng thái thứ hai của mạch Flip-Flop. Mạch Flip-Flop sẽ ở một trong hai trạng thái trên nên được gọi là mạch lưỡng ổn. Điện áp nguồn âm (–VBB) có tác dụng phân cực cho T2 để T2 ổn định ở trạng thái ngưng tránh tác động của nhiễu có thể làm cho T2 đổi trạng thái M ch đ oạ ả 5.2.3. M ch đa hài l ng nạ ưỡ ổ Các ph ng pháp kích đ i tr ng thái c a flip-flop . ươ ổ ạ ủ Mạch kích một bên Mạch kích đếm: 5.2.3. M ch đa hài l ng nạ ưỡ ổ Mạch kích một bên Xung kích điều khiển là xung vuông qua mạch vi phân RC để đổi từ xung vuông ra hai xung nhọn Diod D có tác dụng loại bỏ xung nhọn dương và chỉ đưa xung nhọn âm vào cưc B1 để đổi trạng thái T1 từ bão hòa sang ngưng dẫn. Khi mạch đã ổn định ở trạng thái này thì mạch sẽ không bị tác động đổi trạng thái bởi xung kích vào cực B1 nữa. Muốn đổi trạng thái của mạch trở lại trạng thái cũ thì phải cho xung vuông tiếp theo qua mạch vi phân và diod D vào cực B2 (vì T2 đang ở trạng thái bão hòa) Mạch Flip-Flop phải được kích lần lượt, luân phiên vào cực B1 và B2 thông qua hai mạch vi phân và hai Diod. 5.2.3. M ch đa hài l ng nạ ưỡ ổ Mạch kích đếm Mạch kích đếm đổi trạng thái mạch Flip- Flop bằng một xung kích Mạch đang ở trạng thái T1 bão hòa, T2 ngưng dẫn. Khi có xung vuông ở ngõ vào ( Vin ) thì qua hai tụ C1 – C2 sẽ có hai xung nhọn dương ứng với cạnh lên xung của vuông và có 2 xung nhọn âm ứng với cạnh xuống của xung vuông tại điểm A và B. Thời điểm có xung nhọn dương cả hai diode D1 – D2 đều bị phân cực ngược nên không có tác dụng với mạch Flip-Flop. Khi có xung nhọn âm thì xung âm sẽ làm giảm điện áp VA và diod D1 được phân cực thuận T1 từ bão hòa sang ngắt, T2 từ ngắt sang bão hòa. Do VB =11V rất cao so với xung âm nên khi có xung nhọn âm thì điện áp VB vẫn ở mức dương cao nên D2 vẫn bị phân cực ngược và xung âm không có tác dụng với T2. Khi có xung vuông thứ hai đến ngõ vào thì lần này xung nhọn âm chỉ có tác dụng đối với T2 là transistor đang bão hòa nên mạch Flip-Flop lại trở về trạng thái cũ. [...]... khóa điện và chịu điều khiển bỡi tầng logic khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 55 5 dùng như 1 tầng dao động - Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 55 5 trong khoảng từ +5v ÷ +15v và mức tối đa là +18v 5. 2.6 Mạch dao động đa hài dùng IC 55 5 Nguyên tắc hoạt động của IC 55 5 2 OP-amp... gian tạo xung của mạch đơn ổn chính là thời gian xả điện của tụ C qua RB1 Sau thời gian này mạch tự trở lại trạng thái ban đầu là trạng thái ổn định 5. 2.4 Mạch đa hài đơn ổn a) Điện áp vào Vi, trước thời điểm có xung kích là trạng thái ổn định Khi có xung nhọn âm thì mạch đơn ổn bắt đầu chuyển sang trạng thaí tạo xung b) dạng điện áp VB1, khi có xung kích là T1 ngưng, tụ C xả điện áp âm nên VB1 có điện. .. áp âm ≈ -VCC và tụ C xả điện qua RB1 làn điện áp âm giảm dần theo hàm số mũ Thời gian xả của tụ C chính là thời gian tạo xung ở ngõ ra c) Ở trạng thái ổn định VC1 =0,2V (bão hòa), ở trạng thái tạo xung VC1 = VCC (ngắt) nên T1 có xung vuông dương ra d) Ngược lại T2 có xung vuông âm ra, độ rộng xung là Tx Tx = 0,69 RB1.C Dạng sóng 5. 2 .5 Mạch đa hài phi ổn (Mạch tự dao động) Mạch đơn ổn sẽ tạo ra sóng... Tần số của tín hiệu xung vuông là 5. 2.6 Mạch dao động đa hài dùng IC 55 5 Mạch đa hài đơn ổn Đặc điểm của mạch đơn ổn là khi có xung âm hẹp tác động tức thời ở ngõ vào Trigger chân 2 mạch sẽ đổi trạng thái và tại ngõ ra chân 3 sẽ có xung dương ra Độ rộng xung ở ngõ ra có thời gian dài hay ngắn tùy thuộc mạch định thì RtC , sau đó mạch sẽ trở lại trạng thái ban đầu Thời gian xung dương ra tx tx... T2 ngưng dẫn chân 3 có điện áp 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 Cấu trúc IC 55 5 5. 2.6 Mạch dao động đa hài dùng IC 55 5 Mạch đa hài phi ổn Thời gian tụ nạp là thời gian V0 ≈ + VCC , Led sáng tnạp = 0,69 ( Ra + Rb ) C Thời gian tụ xả là thời gianV0 ≈ 0v , Led tắt txả = 0,69 Rb C Điện áp ra chân 3 có dạng hình... ổn (Mạch tự dao động) t1: thời gian tụ C1 xả điện qua RB1 từ điện áp –VCC lên nguồn +VCC: t1 = RB1 C1 Ln2 ≈ 0,69RB1.C t2: thời gian để tụ C2 xả điện qua RB2 từ –VCC lên 0V là: t2 ≈ 0,69RB2.C2 Chu kỳ của tín hiệu xung vuông : T= t1+t2 = 0,69 ( RB1.C1 + RB2.C2 ) Tần số của xung vuông là: Nếu là mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có : Dạng sóng 5. 2.6 Mạch dao động đa hài dùng IC 55 5 Vi mạch. . .5. 2.4 Mạch đa hài đơn ổn Mạch có hai trạng thái, trong đó một trạng thái ổn định và một trạng thái không ổn định gọi là trạng thái tạo xung Mạch đơn ổn khi cấp nguồn sẽ ở một trạng thái ổn định khi không có tác động ở bên ngoài vào Khi đầu vào nhận một xung kích chuyển sang trạng thái tạo xung và độ rộng xung tùy thuộc vào thông số RC Sau thời gian có xung , mạch đơn ổn sẽ tự... có xung , mạch đơn ổn sẽ tự dộng trở về trạng thái ổn định ban đầu 5. 2.4 Mạch đa hài đơn ổn Trạng thái ổn định của mạch đơn ổn Khi mở điện, tụ C tức thời nạp điện qua điện trở RC2 tạo dòng điện đủ lớn cấp cho cực B1 T1 bão hòa 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... dụng so sánh điện áp 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp FF: Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset Mạch Output: khuếch đại tăng dòng cấp cho tải Transistor T1: Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác, do đó chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần (khi chân 4 điện áp thấp... áp trên chân 2 và 6 Chân số 5( CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 55 5 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mase Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ 0.01uF ÷0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác mạch so sánh dùng các transistor . Ch ng 5 (Ph n 2) ơ ầ 5. 2. M ch t o xungạ ạ 5. 2.1. Mạch tạo dạng xung RC 5. 2.2 Các chuyển mạch điện tử 5. 2.3. Mạch đa hài lưỡng ổn 5. 2.4. Mạch đa hài đơn ổn 5. 2 .5. Mạc đa hài phi ổn 5. 2.6 mạch R-C lúc IC 55 5 dùng như 1 tầng dao động . - Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 55 5 trong khoảng từ +5v ÷ +15v và mức tối đa là +18v 5. 2.6. Mạch dao. là: Nếu là mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có : D ng sóngạ 5. 2.6. Mạch dao động đa hài dùng IC 55 5 Vi mạch định thời 55 5 và họ của nó được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế Dùng