Bài giảng Kỹ thuật xung-số - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

KỸ THUẬT XUNG – SỐ

Hưng Yên 2015
(Tài liệu lưu hành nội bộ)

CHƢƠNG 1: TÍN HIỆU XUNG
VÀ QUÁ TRÌNH TÁC ĐỘNG XUNG LÊN KHÂU TUYẾN TÍNH
1.1 Mở đầu
Các thiết bị điện tử hiện có rất nhiều chế độ làm việc khác nhau. Một trong số đó
rất quan trọng và đang phát triển trong các thiết bị điện, điện tử nói chung hay trong công
nghệ chuyển mạch tự động hiện nay đó là chế độ xung. Hay người ta thường gọi đó là
chế độ khoá của các mạch điện tử.
* Đặc điểm của chế độ xung:
- Điện áp (hay dòng điện) không tồn tại liên tục mà tồn tại một cách gián đoạn
theo thời gian.
* Các ưu điểm cơ bản của thiết bị làm việc ở chế độ xung:
- Cho phép thực hiện phép đo khoảng cách đơn giản trong các hệ thống Rada
xung.
Trong đó:
-

D

t.c
2

D : là khoảng cách từ vật cần đo đến Rađa (đơn vị tính m)

-

c : là vận tốc ánh sáng c = 3.10 8 m/s

-

t : là khoảng thời gian từ khi phát tín hiệu đi từ Rada đến
khi nhận được tín hiệu phản xạ. Được tính bằng giây (s)

- Cho phép thực hiện mã hoá tín hiệu cho nên đảm bảo được độ bảo mật thông tin
cao.
- Tính chống nhiễu của hệ thống làm việc với tín hiệu xung cao bởi vì độ sai lệch
cho phép của tín hiệu xung lớn hơn nhiều lần so với tín hiệu tương tự.
- Cho phép thực hiện việc nén thông tin, mã hoá thông tin cho nên thực hiện được
việc ghép được nhiều kênh thông tin trên cùng một đường truyền tín hiệu.
- Dễ dàng ghép nối với hệ thống máy tính để tự động xử lý kết quả và lưu trữ
thông tin để xử lý tiếp theo. Thiết bị làm việc ở chế độ xung được gọi là thiết bị xung.
Nhiệm vụ chính của môn học là nghiên cứu tín hiệu xung, các quá trình xung và
các mạch tạo tín hiệu xung cơ bản.
1.2 Tín hiệu xung và các tham số cơ bản của tín hiệu xung vuông
1.2.1Tín hiệu xung
Định nghĩa: Tín hiệu xung là tín hiệu tồn tại gián đoạn theo thời gian. Thời gian
tồn tại của tín hiệu rất ngắn có thể so sánh với thời gian quá trình quá độ (QTQĐ) của
thiết bị mà nó tác động lên.

1

Thời gian tồn tại của xung được gọi là độ rộng xung, ký hiệu là tx có thứ nguyên là
giây (s). Độ rộng xung có tính chất tương đối phụ thuộc vào thiết bị mà chúng tác động
lên.
Ví dụ:
- Trong hệ thống điều khiển tự động tx được tính bằng giây (s).
- Trong các hệ thống thông tin liên lạc tx được tính bằng mili giây (ms) đến micro
giây (s).
- Trong Vật lý hạt nhân thì tx tính bằng nanô giây đến picro giây (ns – ps)
1.2.2 Các dạng tín hiệu xung cơ bản
Trong thực tế có nhiều loại tín hiệu xung có dạng khác nhau, thể hiện quy luật
biến thiên phức tạp của nhiều loại tín hiệu khác nhau.
Chúng ta chỉ xét một số dạng tín hiệu xung cơ bản thường gặp và sử dụng đó là
xung chữ nhật (vuông), xung hình thang, xung hàm mũ (xung kim), xung tam giác (xung
răng cưa) và xung hình chuông. Các dạng tín hiệu xung được biểu diễn dưới hình vẽ sau:

a)

b)

c)

d)

e)

a) xung chữ nhật; b) xung hình thang; c) xung hàm mũ;
d) xung tam giác; e) xung hình chuông
Hình 1.1 Các dạng tín hiệu xung thị tần hoặc âm tần.
2

Trong kỹ thuật để truyền tín hiệu xung đi người ta phải tiến hành điều chế chúng
bằng tần số sóng mang ở dải tần cao để tránh làm suy giảm tín hiệu quá lớn. Tín hiệu
xung được điều chế bởi sóng mang cao tần được gọi là xung cao tần (hay còn gọi là xung
xạ tần)
U(t)

0

t

Hình 1.2: Dạng tín hiệu xung cao tần
Trong chương trình chúng ta không xét đến các xung cao tần là tín hiệu đã điều
chế mà chúng ta chỉ xét các xung đường bao tức là các xung thị tần hay âm tần. Vì vậy
nói đến tín hiệu xung ở đây ta hiểu là xung thị tần hoặc âm tần.
1.2.3 Các tham số của tín hiệu xung vuông
Tín hiệu xung được đặc trưng bởi các thông số cơ bản của chúng. Mỗi loại tín hiệu
xung có một tham số đặc trưng riêng để đánh giá và khảo sát chúng.
Đối với xung vuông ta xét một số tham số cơ bản đặc trưng cho nó với trường hợp
tổng quát.
u(t)
i(t)

U(m)

I(m)

U(m)
I(m)

0

(+)

ts

(-)

tđ

ts

t

tx

Hình 1.3: Các tham số cơ bản của xung vuông.
3

1-Biên độ xung(Um ; Im ): là giá trị điện áp hay dòng điện cực đại mà tín hiệu xung
đạt được.
2-Độ rộng xung tx : là thời gian tồn tại của tín hiệu xung.
3-Độ rộng đỉnh xung tđ : là thời gian tồn tại của đỉnh xung
4-Độ rộng sườn trước ts(+): là thời gian để cho điện áp hay dòng điện thay đổi từ
chân đến đỉnh xung.
5--Độ rộng sườn sau ts(-): là thời gian để cho điện áp hay dòng điện thay đổi từ
đỉnh xung đến chân để kết thúc một xung.
6-Độ sụt đỉnh xung ∆U (∆I): là mức độ suy giảm của điện áp hay dòng điện ở
phần đỉnh xung.
Độ sụt đỉnh xung có thể đánh giá bằng giá trị tuyệt đối là ∆U hoặc ∆I nhưng cũng
có thể đánh giá theo giá trị tương đối tính bằng phần trăm.

U 

U
.100%
Um

I 

I
.100%
Im

Thực tế việc truyền tín hiệu qua môi trường và thiết bị điện tử có dải tần làm việc
hạn chế (dải thông của chúng không phải là vô hạn) làm cho méo tín hiệu xung. Vì vậy
để xét các đặc trưng thời gian của tín hiệu xung vuông như tx ; ts(+) ; ts(-) ; tđ không thể đạt
độ chính xác tuyệt đối mà ở các giá trị gần đúng. Việc xác định các tham số này thông
qua giá trị đặc trưng α để khảo sát tuỳ theo yêu cầu chính xác khác nhau. Thông thường α
= 0,2; 0,1; 0,05; 0,01.
Như vậy việc xác định các tham số thời gian trên được thực hiện ở các mức biên
độ tương đối αUm và (1 – α )Um như hình vẽ sau:
u(t)

U(m)
U(m)

U(m)

U(m)
0

(+)

ts

(-)

tđ

ts

t

tx

Hình 1.4: Nguyên tắc xác định các tham số thời gian của tín hiệu xung theo hệ số α .

4