Xem mẫu
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
Më ®Çu:
HiÖn nay , c¸c b·i ®ç xe c«ng céng nh− ë c¸c khu phè, khu chung c−, héi
chî...viÖc qu¶n lý gÆp nhiÒu khã kh¨n. Sè l−îng xe vµo vµ xe ra lµ ngÉu
nhiªn, cã lóc nhiÒu xe, cã lóc Ýt xe, nhiÒu khi l¹i ¸ch t¾c qu¸ t¶i. C«ng viÖc
qu¶n lý t−ëng chõng nh− ®¬n gi¶n song l¹i tèn nhiÒu nh©n lùc: ng−êi th×
b¸n vÐ, ng−êi thu vÐ ng−êi th× ph¶i th−êng xuyªn gi¸m s¸t sè l−îng xe cã
trong b·i...bªn c¹nh ®ã viÖc kiÓm so¸t vÐ lµ còng khã kh¨n.
Tong thùc tÕ cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng tiÖn hoµn toµn tù ®éng, kh«ng
nh−ìng gi¶n ®−îc nh©n lùc , ®¸p øng ®−îc kinh tÕ mµ cßn cã thÓ kiÓm so¸t
®−îc sè l−îng vÐ trong ngµy, th¸ng quý...
S¬ ®å khèi cña hÖ thèng nh− sau:
HTV GM-HT
K§HT
THV §V
TN
THR §T T=N
S¬ ®å khèi cña hÖ thèng
Trong ®ã:
- Khèi THV, THR lµ tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu ra ( thù tÕ lµ c¸c c¶m biÕn ).
Hai khèi nµy cã nhiÖm vô nhËn biÕt «t« vµo vµ ra b·i ®Ó ®−a ra tÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn bé ®Õm.
- Khèi §V lµ bé ®Õm. Bé ®Õm nµy cã nhiÖm vô ®Õm sè l−îng «t« vµo b·i (
cã thÓ theo ngµy, th¸ng... ), tõ ®ã cã thÓ kiÓm tra ®−îc sè l−îng vÐ, tr¸nh
thÊt tho¸t. Bé ®Õm cã tÝn hiÖu ®Çu vµo lÊy tõ c¸c c¶m biÕn vµ th−êng cã
dung l−în lín.
- Khèi §T lµ bé ®Õm thuËn ng−îc. Bé ®Õm nµy cã nhiÖm vô ®Õm sè l−îng
«t« cã trong b·i. Bé ®Õm cã tÝn hiÖu ®Çu vµo lÊy tõ c¸c c¶m biÕn. Khi cã
«t« v¸o th× bé thuËn lµm viÖc, ®Çu ra cña bé ®Õm t¨ng lªn mét gi¸ trÞ nhÞ
ph©n. Khi cã «t« ra th× bé ng−îc lµm viÖc, ®Çu ra cña bé ®Õm gi¶m xuèng
mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Gi¸ trÞ nhÞ ph©n ë ®Çu ra bé ®Õm chÝnh lµ sè «t« cã
trong b·i. Nh− vËy bé ®Õm nµy chØ cÇn dung l−¬ng lín h¬n N mét chót lµ
dc.
- Khè GM-HT lµ gi¶i m· vµ hiÓn thÞ 7 thanh, hiÓn thÞ gi¸ trÞ thùc sè l−îng
«t« cã trong b·i.
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
- Khè SS lµ khèi so s¸nh. Kèi nµy cã nhiÖn vô so s¸nh gi¸ trÞ nhÞ ph©n ë ®Çu
ra bé ®Õm §T víi gi¸ trÞ ®Æt tr−íc N. Thùc chÊt lµ so s¸nh sè «t« cã trong
b·i víi sè «t« ®Þnh møc cña b·i N,®Ó tõ ®ã ®−a ra c¸c tÝn hiÖu hiÓn thÞ cho
phï hîp.
- Khè K§HT lµ khuÕch ®¹i vµ hiÓn thÞ kÕt qu¶ cña bé so s¸nh, gióp ng−êi
®iÒu khiÓn «t« biÕt cã ®−îc phÐp cho xe vµo b·i hay kh«ng.
I. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
A. C¶m biÕn vµ c¸ch bè chÝ
1. NhiÖm vô cña c¶m biÕn:
Nh− ta ®· biÕt, ®èi t−îng ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng lµ c¸c ®Ìn hiÓn thÞ,
chu«ng. C¸c tr¹ng th¸i cña c¸c ®èi t−îng ®ã phô thuéc vµo sè l−îng «t« vµo
vµ ra b·i. V× vËy cÇn ph¶i cã mét bé phËn nµo ®ã nhËn biÕt ®−îc «t« vµo vµ
ra b·i ®Ó d−a ra c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn thÝch hîp.
§Ó nhËn biÕt ®−îc «t« vµo vµ ra b·i ta cã thÓ sö dông c¸c bé c¶m biÕn
(Sensor ), c¶m biÕn cã rÊt nhiÒu lo¹ nh− c¶m biÕn lùc, c¶m biÕn ®é rung,
c¶m biÕn quang...song trong thùc trong thùc tÕ ng−êi ta th−êng dïng c¶m
biÕn quang v× lo¹i c¶m biÕn nµy cã ®é chÝnh x¸c vµ tuæi thä cao. C¶m biÕn
gåm cã hai phÇn: PhÇn ph¸t ¸nh s¸ng hång ngo¹i vµ phÇn thu ¸nh s¸ng
hång ngo¹i ( nh− h×nh vÏ ).
¸nh s¸ng TÝn hiÖu ®iÖn
Ph¸t quang Thu quang
PhÇn ph¸t ¸nh s¸ng hång ngo¹i cã nhiÖm vô ph¸t ra tia hång ngo¹i cã
c−êng ®é hîp lý. PhÇn thu ¸nh s¸ng hång ngo¹i cã nhiÖm vô chuyÓt ¸nh
s¸ng thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ®Ó ®−¬ vµo ®iÒu khiÓn.
2.C¸ch bè chÝ c¶m biÕn:
C¶m biÕn ®−îc ®Æt ë hai bªn cæng vµo, mét bªn ®Æt phÇn ph¸t quang, mét
bªn ®Æt phÇn thu quang. Khi «t« ®i vµo cæng, ¸nh s¸ng bÞ chÆn l¹i, c¶m biÕn
®−a ra mét xung ®iÖn, xung ®iÖn ®ã chÝnh lµ tÝn hiÖu nhËn biÕt «t« ®· ®i qua
cæng.
§Ó m¹ch ®iÖn lµm viÖc, kh«ng bÞ t¸c ®éng nhÇm, ta cÇn bè chÝ Ýt nhÊt hai
c¶m biÕn trong mét cöa. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai c¶m biÕn xa nhau nhÊt
kh«ng ®−îc lín h¬n chiÒu dµi ng¾n nhÊt cña mét «t« . Nh− vËy «t« ph¶i
ch¾n tÊt c¶ c¸c c¶m biÕ th× tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn míi ®−îc ph¸t ra. §iÒu ®ã
thËt ®¬n gi¶n, ta chØ viÖc cho c¸c tÝn hiÖu cña c¸c c¶m biÕn qua cæng AND.
B. Mét sè lo¹i c¶m biÕn quang.
1. §i èt ph¸t quang:
a. CÊu t¹o:
Bé m«n ®iÖn tö ♣2
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
§i èt ph¸t quanggäi t¾t lµ LED (Light Emitting Diot) ®−îc lµm tõ c¸c chÊt
Ga As, Ga P, GaAs P. Lo¹i LED ph¸t s¸ng dïng lµm linh kiÖn quang b¸o ,
chiÕu s¸ng, lo¹i LED hång ngo¹i dïng ®Ó truyÒn tÝn hiÖu trong c¸c bé gÐp
quang, ®äc tÝn hiÖu, bé phËn truyÒn tin quang häc víi tÇn sè rÊt cao tíi
MHz.
*Mét sè lo¹i LED th«ng dông:
-LED GaAs cho ¸nh s¸ng hång ngo¹i mµ m¾t th−êng kh«ng nh×n thÊy ®−îc
-LED GaP lµ lo¹i b¸n dÉn kh«ng ph¸t s¸ng.Tuy nhiªn ng−êi ta cã thÓ chÕ
t¹o ®i èt ph¸t quang b»ng c¸ch pha thªm t¹p chÊt ®¼ng ®iÖn nh− Nit¬ vµ
ZnO... Tuú t−ng lo¹i t¹p chÊt mµ ®i èt cã thÓ cho ra c¸c lo¹i mÇu s¾c kh¸c
nhau nh− ®á, cam, vµng, xanh l¸ c©y.
-LED GaAsP, khi thay ®æi hµm l−îng P sÏ cho ra ¸nh s¸ng kh¸c nhau nh−
®á, cam, vµng.
-LED SiC khi pha thªm t¹p chÊt sÏ cho ra ¸nh s¸ng mÇu xanh ra trêi.
b.Nguyªn lý lµm viÖc:
LED kh«ng cÇn kÝnh läc mµ vÉn cho ra mÇu s¾c . Sù ph¸t ra ¸nh s¸ng cña
LED trªn nguyªn t¾c hoµn toµn kh¸c víi bãng ®Ìn ®iÖn b×nh th−êng. Trong
lo¹i ®Ìn nµy , n¨ng l−îng ®−îc gi¶i phãng do sù t¸i hîp ®iÖn tö- lç trèng ë
gÇn chuyÓn tiÕp P-N cña §i èt sÏ lµm ph¸t sinh Photon.
§i èt ph¸t quang cã cÊu chóc víi líp chuyÓn tiÕp P-N vµ còng cã ®Æc
tr−ng kü thuËt nh− c¸c lo¹i ®i èt th«ng th−êng kh¸c. Tuy nhiªn, LED cã
møc ng−ìng ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn tõ 1,6 ÷ 5V vµ dßng ®iÖn thuËn cã trÞ
sè nhá th−êng kho¶ng vµi mA ®Õn vµi chôc mA. §iÖn ¸p ng−îc cña LED
t−¬ng ®èi thÊp kho¶ng 3 ÷ 5V nªn khi sö dông LED trong nguån xoay
chiÒu cÇn m¾c mét ®i èt th−êng song song vµ ng−îc chiÒu víi nã ®Ó nèi t¾t
®iÖn ¸p ng−îc ( h×nh-2) .
R R
+U DIODE
UAC DIODE
H×nh-1
H×nh-2
Khi sö dông LED ta ph¶i lu«n nèi LED nèi tiÕp víi mét ®iÖn trë ®Ó h¹n
chÕ dßng (h×nh-1).
- U : §iÖn ¸p nguån
U −UD
R= - UD : §iÖn ¸p ng−ìng cña LED
ID
- ID : Dßng ®iÖn qua LED
§iÖn ¸p ng−ìng cña LED cã c¸c gi¸ trÞ sau:
Bé m«n ®iÖn tö ♣3
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
stt Lo¹i LED §iÖn ¸p ng−ìng (V)
1 §á 1,6 ÷ 2
2 Cam 2,2 ÷ 3
3 Xanh l¸ c©y 2,7 ÷ 3,2
4 Vµng 2,4 ÷ 3,2
5 Xanh ra trêi 3,0 ÷ 5
6 Hång ngo¹i 1,8 ÷ 5
* LED lµ linh kiÖn phæ th«ng cña quang ®iÖn tö, nã cã −u ®iÓm lµ tÇn sè
ho¹t ®éng rÊt cao, thÓ tÝch nhá, c«ng suÊt tiªu hao nhá, thêi gian håi phôc
nhanh, ®é bÒn tèt. §êi sèng cña LED cao h¬n bãng ®Ìn th−êng rÊt nhiÒu.
Tuæi thä cña LED kho¶ng 105 giê (sau 105 giê c«ng suÊt ph¸t cña LED
gi¶m ®i cßn mét nöa), cã nghÜa lµ LED cã thÓ ®èt s¸ng trong vßng 10 n¨m.
Song LED cã nh−îc ®iÓm lµ rÊt nhËy víi nhiÖt ®é, c−êng ®é ¸nh s¸ng gi¶m
®i khi nhiÖt ®é t¨ng. Khi nhiÖt ®é t¨ng 10C(®o ë 250C) LED ®æ gi¶m ®é
s¸ng 1,5%, vµng gi¶m 0,7%, xanh l¸ c©y 0,5%. Khi nhiÖt ®é t¨ng ®iÖn ¸p
ng−ìng cña LED còng thay ®æi theo.
c. LED bÈy thanh:
Mét trong nh÷ng øng dông cña ®i èt ph¸t quang lµ hiÓn thÞ bÈy thanh. Bé
chØ thÞ bÈy thanh ®−îc dïng phæ biÕn ®Ó biÓu thÞ kÕt qu¶ th«ng tin b»ng sè
thËp ph©n nhê ®Æc ®iÓm cã cÊu t¹o ®i«t ph¸t quang (LED) hay tinh thÓ láng.
LED bÈy thanh cã lo¹i anèt chung vµ cã lo¹i cat«t chung. HiÖn nay LED
bÈy thanh ®−îc dïng nhiÒu trong c¸c thiÕt bÞ hiÓn thÞ sè.
+U
+Ucc
R
D
abcdefg.
b c d e f
T T
a g
a
H×nh- 3 LED bÈy thanh cã
anèt chung a vµ cat«t chung b
Bé m«n ®iÖn tö ♣4
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
R
D b
a b c d e f g
B×nh th−êng c¸c ®ièt ph¸t quang a, b, c, d, e, f, g kh«ng ph¸t s¸ng.øng
víi mçi tæ hîp nhÞ ph©n ë ®Çu vµo, mét vµi trong sè 7 thanh ®Çu ra nhËn
®−îc tÝn hiÖu "1" (thÕ cao) kÝch thÝch chóng ph¸t s¸ng vµ hiÖn h×nh sè thËp
ph©n t−¬ng øng.
LED bÈy thanh ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c lo¹i IC gi¶i m· nh− IC
7447,7448 hä logic hay 4511, 4513 hä CMOS.
2. Quang trë
Quang trë lµ ®iÖn trë phô thuéc ¸nh s¸ng. §Æc tr−ng cña quang trë lµ sù
phô thuéc cña ®iÖn trë vµo th«ng l−îng bøc x¹ vµ phæ cña bøc x¹ ®ã. C¬ së
vËt lý cña quang trë lµ hiÖn t−îng quang dÉn, hiÖn t−îng gi¶i phãng ®iÖn tö
trong vËt liÖu d−íi t¸c dông cña ¸nh s¸ng lµm t¨ng ®é dÉn cña vËt liÖu
Quang trë ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch t¹o mét mµn b¸n dÉn trªn nÒn c¸ch
®iÖn nèi ra hai ®Çu kim lo¹i råi ®Æt trong mét vá nhùa, mÆt trªn cã líp thuû
tinh trong suèt ®Ó nhËn ¸nh s¸ng bªn ngoµi t¸c ®éng vµo
RS
¸nh s¸ng
H×nh- 4: KÝ hiÖu vµ ®Æc tÝnh cña quang trë
Quang trë cã trÞ sè ®iÖn trë thay ®æi kh«ng tuyÕn tÝnh theo ®é s¸ng chiÕu
vµo nã. §iÖn trë cña quang trë khi bÞ chiÕu s¸ng gi¶m rÊt nhanh khi ®é s¸ng
t¨ng lªn. Khi kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng quang trë cã gi¸ trÞ rÕt lín tíi hµng
MΩ, khi d−îc chiÕu víi c−êng ®é ¸nh s¸ng ®ñ lín th× quang trë cã gi¸ trÞ
®iÖn trë rÊt nhá kho¶ng vµi chôc Ω.
Bé m«n ®iÖn tö ♣5
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
Quang trë cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung ®iÖn.
Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn quang trë sÏ ®−îc ph¶n ¸nh
gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó ®Õm vËt,
m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-5.
+U +U
R R2 R3
R R2 R4
T Ur T2 Ur
T1
R1
R1
a
H×nh-5 : b
H×nh –5 lµ s¬ ®å øng dông cña quang trë trong viÖc t¹o ra tÝn hiÖu xung
®iÖn.
- ë s¬ ®å h×nh a khi quang trë kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng, ®iÖn trë cña nã rÊt
lín, T kho¸ Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Khi quang trë ®−îc chiÕu s¸ng víi
c−êng ®é ¸nh s¸ng ®ñ lín, ®iÖn trë cña nã nhá lµm T ®−îc ph©n cùc vµ më
b·o hoµ, Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp.
-T−¬ng tù s¬ ®å h×nh b khi quang trë ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p
cao. Khi quang trë kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng, Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp.
3. Quang ®ièt (Photodiot)
Photodiot cã cÊu t¹o b¸n dÉn gièng nh− ®i èt nh−ng ®Æt trong vá c¸ch
®iÖn cã mét mÆt lµ nhùa hay thuû tinh trong suèt ®Ó nhËn ¸nh s¸ng bªn
ngoµi chiÕu vµo vµ nèi víi PN cña ®i èt, cã lo¹i dïng thÊu kÝnh héi tô ®Ó
nhËn ¸nh s¸ng. §èi víi Photodiot khi ph©n cùc thuËn th× viÖc chiÕu s¸ng
hay che tèi th× dßng ®iÖn thuËn hÇu nh− kh«ng ®æi. Ng−îc l¹i khi ph©n cùc
ng−îc nÕu ®−îc chiÕu s¸ng th× dßng ®iÖn ng−îc lín h¬n nhiÒu lÇn so víi
khi bÞ che tèi. Do nguyªn lý trªn Photodiot ®−îc sö dông ë tr¹ng th¸i ng−îc
trong c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn theo ¸nh s¸ng.Víi hiÖu øng quang ®iÖn
Photodiot cho mét ®iÖn ¸p khi ®−îc chiÕu s¸ng. Do ®ã cã thÓ lµm viÖc mµ
kh«ng cÇn mét ®iÖn ¸p bªn ngoµi. Tuy nhiªn, khi cã mét ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt
vµo th× chÕ ®é lµm viÖc cña Photodiot sÏ tuyÕn tÝnh h¬n, dßng ng−îc sÏ lín
h¬n.
Ds Is
H×nh- 6 Photodiot lµm
+ R viÖc khi ph©n cùc ng−îc
Ucc
Bé m«n ®iÖn tö ♣6
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
Photodiot cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung ®iÖn.
Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn Photodiot sÏ ®−îc ph¶n ¸nh
gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó ®Õm vËt,
m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-7.
+Uc +Uc
Ds R3 Ds R3 R5
R1 R1 R4
T2 Ur
T Ur T1
R2 R2
a b
+U +Uc
Ds Ds R5
R3 R3
R1 R1
+ R5 UN R6 Ur
UN T
UP Ur UP
R2 R2 R4 -Uc
R4 -Uc Dz
c d
H×nh-7
- Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å h×nh 7a,b gièng nh− phÇn quang trë ®· nªu
ë trªn. -Víi s¬ ®å h×nh 7c ta sö dông m¹ch so s¸nh dïng IC K§TT víi ®iÖn
¸p ng−ìng lÊy trªn R4 kh«ng ®æi vµ lu«n d−¬ng, ®Çu ra cña K§TT lËt tr¹ng
th¸i khi tÝn hiÖu ®−a tíi ®Çu vµo kh«ng ®¶o thay ®æi. Khi Photodiot Ds ®−îc
chiÕu s¸ng UP < UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Photodiot Ds kh«ng
®−îc chiÕu s¸ng UP > UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Trong s¬ ®å nµy Dz
dïng ®Ó c¾t phÇn xung ©m.
- Víi s¬ ®å h×nh 7d nguyªn lý lµm viÖc t−¬ng tù nh− h×nh c song tÝn hiÖu ra
Ur cã gi¸ trÞ ng−îc l¹i.
4. Quang Transistor ( Phototransistor ):
VÒ cÊu t¹o b¸n dÉn Phototransistor cã thÓ coi nh− gån nh− mét Photodiot
vµ mét transistor, tong ®ã Photodiot lµm nhiÖm vô c¶m biÕn quang ®iÖn cßn
transistor lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i. Photodiot ®−îc sö dông ë ®©y lµ mèi
nèi PN gi÷a cùc C vµ cùc B v× tongTransistor khi ph©n cùc cho c¸c ch©n th×
BE ph©n cùc thuËn cßn CB ph©n cùc ng−îc nªn khi CB ph©n cùc ng−îc vµ
®−îc chiÕu s¸ng th× dßng ®iÖn dß ICB sÏ t¨ng cao h¬n b×nh th−êng rÊt nhiÒu.
Dßng ®iÖn dß ICB sÏ trë thµnh dßng IB vµ ®−îc Transistor khuyÕch ®¹i.
Bé m«n ®iÖn tö ♣7
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
§é khuÕch ®¹i cña Phototransistor tõ 100 ®Õn 1000 lÇn vµ kh«ng tuyÕn
tÝnh theo c−êng ®é ¸nh s¸ng chiÕu vµo. TÇn sè lµm viÖc cùc ®¹i cña
Phototransistor kho¶ng vµi kHZ. §Ó t¨ng ®é nhËy ng−êi ta cßn chÕ t¹o lo¹i
Transistor ghÐp Darlington ( Darlington Phototransistor )
Ts T
T
H×nh- 8:
Trong tr−êng hîp bá hë cùc B th× m¹ch lµm viÖc theo nguyªn lý cña
Phototransistor cßn nÕu bá ngá cùc E th× m¹ch lµm viÖc theo nguyªn lý cña
Photodiot h×nh- 9.
R
R
H×nh- 9
Phototransistor cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó biÕn ®æi xung quang thµnh xung
®iÖn. Sù ng¾t qu·ng cña xung ¸nh s¸ng chiÕu lªn Phototransistor sÏ ®−îc
ph¶n ¸nh gi¸n tiÕp qua xung ®iÖn. V× vËy cã thÓ dïng lo¹i c¶m biÕn nµy ®Ó
®Õm vËt, m¹ch ®iÖn thùc hiÖn nh− h×nh-10
.
+Uc +Uc
R R1 R R1 R2
Ds T +Ur
+Ur Ds
Ts Ts
a b
Bé m«n ®iÖn tö ♣8
- +Uc +Uc
Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
R1 R2 R3 R1 R2 R3 R6
Un + R5 Un
+ R5 +Ur
Up Up T
UA741 Ur UA741
Ds Ds
Ts R4 -Uc Dz Ts R4 -Uc
c d
H×nh -10
Víi s¬ ®å h×nh 10a khi TS ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Ts
kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p cao.
- Víi s¬ ®å h×nh 10b khi TS ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p cao, khi Ts
kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp.
- Víi s¬ ®å h×nh 10c ta sö dông m¹ch so s¸nh dïng IC K§TT víi ®iÖn ¸p
ng−ìng lÊy trªn R4 kh«ng ®æi vµ lu«n d−¬ng, ®Çu ra cña K§TT lËt tr¹ng
th¸i khi tÝn hiÖu ®−a tíi ®Çu vµo ®¶o thay ®æi. Khi Phototransistor Ts ®−îc
chiÕu s¸ng UP < UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp, khi Ts kh«ng ®−îc chiÕu
s¸ng UP > UN nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao. Trong s¬ ®å nµy Dz dïng ®Ó c¾t
phÇn xung ©m.
- Víi s¬ ®å h×nh 10d khi ®Çu ra cña IC K§TT cã møc ®iÖn ¸p cao
Transistor T më b·o hoµ nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p thÊp. Khi ®Çu ra cña IC
K§TT cã møc ®iÖn ¸p thÊp Transistor T kho¸ nªn Ur cã møc ®iÖn ¸p cao.
Bé m«n ®iÖn tö ♣9
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
II.ThiÕt kÕ bé ®Õm sè l−îng «t« vµo b·i
Sè l−îng «t« vµo b·i phô thuéc vµo sè l−îng «t« ra khái b·i, nh−ng sè
l−îng «t« ra khái b·i lµ ngÉu nhiªn nªn viÖc thiÕt kÕ bé ®Õm cã dung l−îng
chÝnh x¸c lµ khã kh¨n. Song viÖc ®ã lµ kh«ng cÇn thiÕt. Bëi v×, bé ®Õm ë
®©y chØ ®¶m nhiÖm ch−c n¨ng kiÓm tra sè l−îng «t« theo ®Þnh kú cã thÓ lµ
tõng ngµy, tõng th¸ng hoÆc tõng quý...V× vËy, ®Ó thiÕt kÕ bé ®Õm hîp lý ta
ph¶i c¨n cø vµo t×nh h×nh cô thÓ, mËt ®é «t« cña khu vùc. Bé ®Õm lo¹i nµy
th−êng cã dung l−îng lín vËy ta nªn thiÕt kÕ bé ®Õm cã dung l−îng ch½n vµ
ghÐp theo kiÓu m« Q1 mçi m« ®un lµ mét bé ®Õm cã sè bÝt cèQ4
®un, Q2 Q3
®Þnh vµ cã
nhí. TÝn hiÖu nhí cña m« ®un nµy lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cña m« ®un kia.
1.Bé ®Õm song song.
CE
E
C J Q J
CP
Q J
CP
Q J
CP
Q
CP
K QN K QN K QN K QN
Xung xo¸ R R R R
F1 F2 F3 F4
R
RESET
H×nh 11: Bé ®Õm nhÞ ph©n thuËn 4 bit, m«dun 16 dïng c¸c trg¬ v¹n n¨ng JK kªt hîp víi
c¸c cæng logic, cã logic t¹o nhí.
Tõ h×nh 11 ta thÊy:
CE = Q0.Q1.Q2.Q3.E ; J3 = K3 = Q0.Q1.Q2.E ; J2 = K2 = Q0.Q1.E
J1 = K1 = Q0.E ; J0 = K0 = E.
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
0
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
- E: lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, E = "1" cho phÐp bé ®Õm lµm viÖc, E = "0"
tr¹ng th¸i cña bé ®Õm kh«ng ®æi.
- Tr¹ng th¸i cña mét trig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt khi J = K =1 vµ xung ®ång
bé chuyÓn ®æi tõ "1" vÒ "0" (gi¶ thiÕt trig¬ ®−îc x©y dùng tõ c¸c phÇn tö
NAND), ®iÒu nµy còng cã nghÜa lµ tr¹ng th¸i cña mét trig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt
khi tÊt c¶ c¸c ®Çu ra Q cña c¸c trig¬ cÊp thÊp h¬n ®Òu nhËn trÞ "1".
- TÝn hiÖu nhí CE nhËn trÞ "1" khi bé ®Õm ®· ®Çy (Q0=Q1=Q2=Q3=E
="1")
Khi cÇn bé ®Õm0 cã 3
dung l−îng lín h¬n ng−êi ta tiÕn hµnh ghÐp liªn 15
2 ÷2 24 ÷ 27 28 ÷ 211 212 ÷ 2
tiÕp c¸c m« ®un ®Õm víi mçi m« ®un lµ bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 4 bit m«
E CE E CE E CE E CE
®un 16 nh− h×nh 11.
C C C C
4 R 4 R 4 R 4 R
Xung ®Õm 4 4 4 4
Xung xo¸
H×nh 12: Bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 16 bit
H×nh 12 ®−a ra cÊu tróc cña bé ®Õm nhÞ ph©n ®ång bé 16 bit, dung l−îng
216-1 xung ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch ghÐp liªn tiÕp 4 bé ®Õm 4 bit cã logic
t¹o nhí
2. Bé ®Õm nèi tiÕp
Q1 Q2 Q3
1 CE
C J Q J Q J Q
CP CP CP
K QN K QN K QN
Xung ®Õm R R R
R F1 F2 F3
RESET
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
H×nh 13: Bé ®Õm nhÞ ph©n thuËn 3 bit, m«dun 8 dïng c¸c trg¬ v¹n n¨ng JK,
xung ®Õm lËt víi s−ên ©m, cã logic t¹o nhí. 1
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
Tr¹ng th¸i cña mét rig¬ bÊt kú sÏ chØ lËt khi ®Çu ra Q cña trig¬ cÊp
thÊp h¬n kÒ nã chuyÓn gi¸ trÞ tõ 1 vÒ 0. V× vËy, §Ó tr¹ng th¸i cña trig¬ bÊt
kú chØ lËt khi ®Çu ra Q cña trig¬ cÊp thÊp h¬n kÒ nã chuyÓn ®æi tõ "1" vÒ
"0" th× c¸c ®Çu vµo ®iÒu khiÓn cña c¸c trig¬ ph¶i cïng nhËn trÞ "1"
(J=K=1).
Xung cÇn ®Õm ®−îc ®−a vµo mét c¸ch tuÇn tù t¹i lèi vµo ®ång bé
(cöa C ) cña trig¬ ®Çu tiªn F1. §Çu ra Q cña trig¬ tr−íc ®−îc nèi víi ®Çu vµo
®ång bé C cña trig¬ tiÕp theo cÊp cao h¬n (Qi nèi víi Ci+1).
Tõ h×nh vÏ ta thÊy CE = Q1.Q2.Q3 . TÝn hiÖu nhí CE nhËn trÞ "1" khi bé
®Õm ®· ®Çy (Q1=Q2=Q3 ="1")
Khi cÇn bé ®Õm cã dung l−îng lín h¬n ng−êi ta tiÕn hµnh ghÐp liªn
tiÕp c¸c m« ®un ®Õm víi mçi m« ®un lµ bé ®Õm nhÞ ph©n kh«ng ®ång bé 3
bit m« ®un 8nh− h×nh 14. §Çu ra nhí cña m« ®un nµy lµ ®Çu vµo ®ång bé
cña m« ®un kia. Nh− vËy mét m« ®un nµo ®ã sÏ chcØ ®−îc lµm viÖc khi m«
®un cÊp thÊp h¬n nã ®· lµm viÖc xong.
20 ÷ 22 23 ÷ 25 26 ÷ 28 29 ÷ 211
C CE C CE C CE C CE
Xung ®Õm
R R R R
Xung xo¸
H×nh 14: Bé ®Õm nhÞ ph©n kh«ng ®ång bé12 bit
• Chó ý :
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
2
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
ë bé ®Õm nèi tiÕp, ®Çu vµo ®iÒu khiÓn ®Ó lËt tr¹ng th¸i ra cña bé
®Õm chÝnh lµ ®Çu vµo ®ång bé. V× vËy, khi sö dông bé ®Õm nèi tiÕp cÇn
chó ý tíi xung ®ång bé ®−îc khÝch thÝch theo s−ên ©m hay s−ên d−¬ng.
§èi víi bé ®Õm tiÕn, nÕu xung ®ång bé ®−îc khÝch thÝch theo s−ên ©m
th× ®Çu ra Qi ®−îc ®−a vµo ®Çu vµo Ci+1. Cßn nÕu xung ®ång bé ®−îc
khÝch thÝch theo s−ên d−¬ng th× ®Çu ra Q i ®−îc ®−a vµo ®Çu vµo Ci+1.
§èi víi bé ®Õm lïi th× ng−îc l¹i
III. ThiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn lïi víi m« ®un bÊt kú
1. Nguyªn t¾c chung:
Bé ®Õm tiÕn lï võa thùc hiÖn chøc n¨ng ®Õn tiÕn võa thùc hiÖn chøc n¨ng
®Õm lïi. NÕu ®Õm ®Õm tiÕn, mçi lÇn ®Çu vµo cã xung ®Õm th× ®Çu ra cña bé
®Õm t¨ng lªn mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. NÕu ®Õm ®Õm lïi, mçi lÇn ®Çu vµo cã
xung ®Õm th× ®Çu ra cña bé ®Õm gi¶m ®i mét gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Nh− vËy, bé
®Õm tiÕn lïi t¹i mét thêi ®iÓm chØ thùc hiÖn hoÆc ®Õm tiÕn hoÆc ®Õm lïi chø
kh«ng thÓ thùc hiÖn ®ång thêi ®Õm tiÕn vµ ®Õm lïi. VËy ®Ó bé ®Õm lµm viÖc
®−îc ta ph¶i cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn vµ ®iÒu khiÓn ®Õm lïi.
Gäi L lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn, M lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Õm
lïi, nh− ph©n tÝch ë trªn th× Lvµ M ph¶i lµ phñ ®Þnh cña nhau L = M
§Çu vµo ®iÒu khiÓn cña mét trig¬ trong bé ®Õm K ( cã thÓ lµ C, J, K ) :
+ Lµ C, J, K víi bé ®Õm kh«ng ®«ng bé
+ Lµ J,K víi bé ®Õm ®«ng bé
L K
L
T 0 N
H×nh 15 K
N 1 T
M
B¶ng tr¹ng th¸i cña m¹ch ®iÒu
khiÓn ®Õm thuËn, ®Õm bg−îc
- L = 1 thùc hiÖu ®Õm tiÕn
- L = 0 thùc hiÖn ®Õm lïi
Tõ b¶ng tr¹ng th¸i ta cã
K = LT + LN
T lµ ®iÒu khiÓn ®Õm tiÕn, N lµ ®iÒu khiÓn ®Õm lïi
* VËy ®Ó thiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn lïi ta ph¶i thiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn giªng, bé
®Õm lïi giªng ( ViÖc thiÕt kÕ ë ®©y lµ t×m hµm cña c¸c ®Çu vµo kÝch hay
®Çu vµo ®iÒu khiÓn cña c¸c trig¬ trong bé ®Õm ). Sau ®ã tæng hîp l¹i
nh− h×nh 15.
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
3
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
2. Bé ®Õm ®ång bé
C¸c b−íc thùc hiÖn (cho c¶ bé ®Õm tiÕn v¸ bé ®Õm lïi )
+ B−íc 1 : Ph©n tÝch yªu cÇu thiÕt kÕ, x¸c ®Þnh sè l−îng vµ chñng lo¹i cña
c¸c trig¬.
+ B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn
®æi tr¹ng th¸i.
+ B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch
+ B−íc 4 : VÏ s¬ ®å.
3. VÝ dô
3.1 VÝ dô 1: ThiÕt kÕ bé ®Õm nhÞ ph©n tiÕn, lï modul 5 dïng trig¬ T
®ång bé.
Trig¬ T ®ång bé :
Qn+1 Qn Qn+1 Tn
Tn Qn+1 Tn
Q
0 Qn Qn 0 0 0
T 0 1
Trig¬ 0 1 1
1 Qn
T Q 1 0
C 1 0 1
1 1 0
a) b) c)
H×nh 1: a) M¹ch m« pháng; b) B¶ng tr¹ng th¸i; d)
c) B¶ng chuyÓn tiÕp; d) B¶ng ®Çu vµo kÝch
a. ThiÕt kÕ bé ®Õm tiÕn
+ B−íc 1 : Ph©n tÝch yªu cÇu thiÕt kÕ, x¸c ®Þnh sè l−îng vµ chñng lo¹i cña
c¸c trig¬.
Theo bµi ra .
B«i ®Õm ®Õm ®−îc tèi ®a 4 xung, xung thø 5 ®−a bé ®Õm trë vÒ vÞ trÝ ban
®Çu. Nh− vËy, sè trig¬ ph¶i tho¶ m·n 2N > 5 , chän N = 3
Sè trig¬ sö dông x©y dùng bé ®Õm : 3 ( Sè tr¹ng th¸i d− : 3 ).
+ B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn
®æi tr¹ng th¸i.
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
4
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
Gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i : Sè Tr¹ng th¸i c¸c
C Trig¬ ®Õm
1 2 3 4 5
0
Xung (22) (21) (20)
t vµo F2 F1 F0
Q0
0 0 0 0
0
t 1 0 0 1
Q1 2 0 1 0
0 t 3 0 1 1
Q2 4 1 0 0
0 5 0 0 0
t
H×nh 2: Gi¶n ®å thêi gian cña bé ®Õm mo®un 5, b¶ng tr¹ng th¸i,
víi xung ®ång bé lËt víi s−ên xuèng
• §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm .
Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0
Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0
0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1
H×nh 3: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm 3 bit m«®un 5.
+ B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch.
* B¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ .
Tr¹ng th¸i c¸c trig¬ ®Õm
Tr¹ng th¸i c¸c hµm
Xung HiÖn t¹i TiÕp theo ®Çu vµo kÝch
®Õm
Q2 Q1 Q0 Q’2 Q’1 Q’0 T2T T1T T0T
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
5
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
1 0 0 1 0 1 0 0 1 1
2 0 1 0 0 1 1 0 0 1
3 0 1 1 1 0 0 1 1 1
4 1 0 0 0 0 0 1 0 0
H×nh 4: B¶ng tr¹ng th¸i minh ho¹ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña bé ®Õm
nhÞ ph©n m« ®un 5 ®−îc x©y dùng tõ 3 trig¬ ®Õm T.
* X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch.
T0T T1T T2T
QQ QQ QQ
Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10
0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1
1 0 x x x 1 0 x X x 1 0 x x x
T0T = Q 2 T1T = Q0 T2T = Q2. Q1 + Q1.Q0
= Q 2 .Q 1 .Q 1 .Q 0
b. ThiÕt kÕ bé ®Õm lïi
+ B−íc 1 : Nh− bé ®Õm tiÕn
+ B−íc 2 : VÏ gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i vµ ®−a ra ®å h×nh chuyÓn
®æi tr¹ng th¸i.
Gi¶n ®å thêi gian, b¶ng tr¹ng th¸i : Tr¹ng th¸i c¸c
Sè
C Trig¬ ®Õm
1 2 3 4 5
Xung (22) (21) (20)
0 t vµo F2 F1 F0
Q2 0 0 0 0
0 1 1 0 0
t
Q1 2 0 1 1
0 t 3 0 1 0
4 0 0 1
Q0
0
5 0 0 0
t
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
6
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
H×nh 2: Gi¶n ®å thêi gian cña bé ®Õm lïi mo®un 5, b¶ng tr¹ng th¸i,
víi xung ®ång bé lËt víi s−ên xuèng
• §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm .
Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0
0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0
Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0
1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
H×nh 3: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm lïi 3 bit m«®un 5.
+ B−íc 3 : X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch.
* B¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ .
Tr¹ng th¸i c¸c trig¬ ®Õm
Tr¹ng th¸i c¸c hµm
Xung HiÖn t¹i TiÕp theo ®Çu vµo kÝch
®Õm
Q2 Q1 Q0 Q’2 Q’1 Q’0 T2N T1N T0N
0 0 0 0 1 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 1 1 1 1 1
2 0 1 1 0 1 0 0 0 1
3 0 1 0 0 0 1 0 1 1
4 0 0 1 0 0 0 0 0 1
H×nh 4: B¶ng tr¹ng th¸i minh ho¹ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña bé ®Õm
nhÞ ph©n m« ®un 5 ®−îc x©y dùng tõ 3 trig¬ ®Õm T.
* X¸c ®Þnh c¸c hµm ®Çu vµo kÝch.
T0N T1N T2N
QQ QQ QQ
Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10 Q2 1 000 01 11 10
0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0
Bé1m«n ®iÖn tö x
1 x x 1 1 x x x 1 1 x ♣1 x x
7
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
*VÏ bé ®Õm tiÕn lïi:
KÕt hîp c¸c ®Çu vµo kÝch cña bé ®Õm tiÕn vµ bé ®Õm lïi víi tÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn ta cã:
T0 = LT0T+ L T0N =L Q 2 + L ( Q0 + Q1 + Q2 )
T1 = LT1T+ L T1N = LQ0 + L ( Q2 + Q1 Q0 )
T2 = LT2T+ L T2N = L(Q2. Q1 + Q1.Q0) + L Q0 Q1
L
Q0 Q1 Q2
C J Q J Q J Q
CP CP CP
K QN K QN K QN
R R R
R
C Dn Qn+1
DHÝnh : S¬ ®å nguyªn lý bé ®Õm tiÕn lïi m« ®un 5
Q
Trig¬ 0 0 Qn
C D Q 0 1 Qn
1 0 0
1 1 1
H×nh 1: s¬ ®å m« pháng mét trig¬ D. H×nh 2: b¶ng tr¹ng th¸i cña trig¬ D.
Qn+1
C, Dn Qn Qn+1 C D
Qn 00 01 11 10
Bé m«n ®iÖn tö 0 0 0 ♣1-
0 0 0 1 0
0 1 1 81
1 0 1 0
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
3.2 Bé ®Õm tiÕn m«®un 9 x©y dùng tõ Trig¬ D ®ång bé.
• Trig¬ trÔ D ( Delay).
C Dn Qn+1
D Q
Trig¬ 0 0 Qn
C D Q 0 1 Qn
1 0 0
1 1 1
H×nh 1: s¬ ®å m« pháng mét trig¬ D. H×nh 2: b¶ng tr¹ng th¸i cña trig¬ D.
Qn+1
C, Dn Qn Qn+1 C D
Qn 00 01 11 10
0 0 0 -
0 0 0 1 0
0 1 1 1
1 1 0 1 0
1 1 1 0
1 1 0 -
H×nh 3: B¶ng chuyÓn tiÕp. H×nh 4: B¶ng ®Çu vµo kÝch.
* Sè trig¬ sö dông x©y dùng bé ®Õm : 4 ( Sè tr¹ng th¸i d− : 7 )
* Gi¶n ®å thêi gian .
Xung nhÞp
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0
t
Q1
0
t
Q2
0
t
Q3
0 t
Bé m«n ®iÖn tö ♣1
Q4
9
- Tµi liÖu h−íng dÉn bµi tËp dµi kü thuËt sè
H×nh 5: Gi¶n ®å thêi gian m« t¶ ho¹t ®éng cña bé ®Õm m«®un 9.
* §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i .
H×nh 6: §å h×nh chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i cña bé ®Õm
nhÞ ph©n 4 bit m«®un 9.
* Thµnh lËp b¶ng tr¹ng th¸i tæng thÓ .
Tr¹ng th¸i c¸c Trig¬ ®Õm
Tr¹ng th¸i hµm ®Çu vµo
STT c¸c Trig¬
HiÖn t¹i TiÕp theo
Q3 Q2 Q1 Q0 Q’3 Q’2 Q’1 Q’0 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
Bé m«n ®iÖn tö ♣2
0
nguon tai.lieu . vn
