1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Kỹ thuật xung - số (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Giáo trình Kỹ thuật xung - số (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Giáo trình Kỹ thuật xung - số (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp học viên trình bày được sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiện điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự các bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước; phân tích được sơ đồ lắp ráp và dạng tín hiệu đầu ra của các mạch tạo xung; khảo sát và nhận biết được các mạch logíc cơ bản;... Mời các bạn cùng tham khảo! BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 111

Ngày tạo 4/11/2023 3:26:03 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 2.86 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Kỹ thuật xung - số (Nghề: Điện công ngh... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG – SỐ NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyếtđịnh số: /QĐ-TCGNB ngày…….tháng….năm 2021 của Trường cao đẳng nghề Xây dựng Tháng , năm 2021 0
  2. TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
  3. LỜI GIỚI THIỆU Mô đun Kỹ thuật xung - số là mô đun chuyên môn quan trọng không những cho sinh viên các ngành Điện Công Nghiệp và Điện Dân Dụng mà còn được dùng cho sinh viên các ngành Cơ khí chế tạo, Cơ khí động lực, Công nghệ thông tin… và còn dành cho học sinh thuộc các bậc công nhân kỹ thuật, Trung cấp kỹ thuật. Môn học này cần phải được học sau các môn Lý thuyết mạch (kỹ thuật điện), Vật liệu điện, Điện tử cơ bản. Đồng thời, cần được giảng dạy trước các môn Kỹ thuật vi xử lý, PLC và các môn chuyên mônkhác. Toàn bộ nội dung mô đun được giảng dạy trong 88 giờ, nhằm cung cấp cho sinh viên những lý thuyết cơ bản nhất về kỹ thuật xung và kỹ thuật số, hướng dẫn sinh viên thực hành thiết kế, lắp ráp một số mạch cơ bản. Trên cơ sở đó giúp người học có khả năng học tốt các môn chuyên môn kế tiếp và tiến tới có khả năng thiết kế hệ thống. Bao gồm 7 bài: Bài 1: Mạch dao động đa hài Bài 2: Mạch hạn chế biên độ và ghim áp Bài 3: Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng Bài 4: Flip - Flop Bài 5: Bộ dồn kênh (MUX) và phân kênh (DEMUX) Bài 6: Mạch đếm và thanh ghi dịch Bài 7: Biến đổi D/A và A/D Trong quá trình biện soạn giáo trình này với sự đóng góp những ý kiến quý báu từ các thầy cô trong khoa Điện- Điện tử và các thầy, cô đồng nghiệp tôi đã cố gắng để đưa những phần kiến thức phù hợp và kỹ năng cần thiết cho người học. Tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô để giáo trình được hoàn thiện hơn Quảng Ninh , ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn Chủ biên: Vũ Thị Thơ 2
  4. MỤC LỤC Nội dung Trang Tuyên bố bản quyền ……………………………………………………………………………..…….. 1 Lời giới thiệu…………………………………………………………………………………………….. 2 Giáo trình môn học Mô đun: Kỹ thuật xung – số ……………….………………………………. 5 Bài 1. Mạch dao động đa hài……………………………………..………………………………….. 6 2.1. Mạch dao động đa hài lưỡng ổn ……………………………………….……………………… 7 2.1.1. Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn Transistor ………………………….…………… 7 2.1.2. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ………………………….………………….. 8 2.1.3. Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn cổng logic ………………………………..…….. 10 2.2. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn ………………………………………………………….. 10 2.2.1. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn Tranzistor ……………………………..………….. 11 2.2.2. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ………………………………..…………… 12 2.2.3. Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn cổng logic ………………………………..………. 13 2.3. Mạch schmitt – trigger ………………………………………………………………..……….. 15 2.3.1. Mạch schmitt – trigger dùng tranzistor …………………………………………….……. 15 2.3.2. Mạch schmitt – trigger cổng logic ………………………………………………..………. 18 Bài 2. Mạch hạn chế biên độ và ghim áp ………………………………………..……………… 22 2.1. Mạch hạn chế biên độ ………………………………………………………………………….. 23 2.1.1. Mạch hạn chế biên độ dùng Điốt ……………………………………………..…………… 23 2.1.2. Mạch hạn chế biên độ dùng Tranzistor ……………………………….………………… 28 2.2. Mạch ghim áp ……………………………………………………………………..……………. 32 2.2.1. Mạch ghim áp dùng đi ốt ………………………………………………………………..…. 32 2.2.2. Mạch ghim áp dùng Tranzistor ………………………………………………..………….. 38 Bài 3. Các quan hệ logic cơ bản và thông dụng ………………………………………………… 40 2.1. Các khái niệm cơ bản ………………………………………………………………………….. 41 2.2. Hệ thống số và mã số ………………………………………………………………………….. 43 2.2.1. Hệ thống đếm thập phân ……………………………………………………………………. 43 2.2.2. Hệ thống số nhị phân ……………………………………………………………………….. 44 2.2.3. Hệ thống só lục phân ……………………………………………………………………….. 45 2.2.4. Hệ thống số bát phân ………………………………………………………………………… 46 2.3. Các cổng logic cơ bản …………………………………………………………………………. 47 3
  5. 2.3.1. Cổng AND …………………………………………………………………………………….. 48 2.3.2. Cổng OR ……………………………………………………………………………………….. 49 2.3.3. Cổng NOT …………………………………………………………………………………….. 49 2.3.4. Cổng NAND ………………………………………………………………………………….. 50 2.3.5. Cổng EX – OR ……………………………………………………………………………….. 51 2.3.6. Cổng EX – NOR …………………………………………………………………………….. 52 2.4. Các biến đổi logic ……………………………………………………………………………… 52 Bài 4. FLIP - FLOP ………………………………………………………………………………….. 57 2.1. Flip – Flop S-R ………………………………………………………………………………….. 58 2.2. Flip – Flop J – K ………………………………………………………………………………… 61 2.3. Flip – Flop T …………………………………………………………………………………….. 64 2.4. Flip – Flop D ……………………………………………………………………………………. 65 Bài 5. Bộ dồn kênh (MUX) và phân kênh (DEMUX) ………………………………………… 67 2.1. Bộ dồn kênh (MUX) …………………………………………………………………………… 68 2.1.1. Nguyên tắc dồn kênh ………………………………………………………………………… 68 2.1.2. Thực hiện hàm logic bằng bộ dồn kênh ………………………………………………… 68 2.1.3. Bộ dồn kênh họ TTL ………………………………………………………………………… 69 2.2. Bộ phân kênh (DEMUX) ……………………………………………………………………… 71 2.2.1. Nguyên tắc phân kênh ………………………………………………………………………. 71 2.2.2. Thực hiện hàm logic bằng bộ phân kênh ………………………………………………. 73 2.2.3. Bộ phân kênh họ TTL ……………………………………………………………………… 75 Bài 6. Mạch đếm và thanh ghi dịch …………………………………………………………….. 79 2.1. Mạch đếm ………………………………………………………………………………………. 80 2.2. Thanh ghi dịch ………………………………………………………………………………… 90 Bài 7. Biến đổi D/A và A/D ………………………………………………………………………. 102 2.1. Mạch chuyển đổi số - tương tự ……………………………………………………………… 103 2.2. Mạch chuyển đổi tương tự - số ……………………………………………………………… 106 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………………………… 110 4
  6. GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên mô đun: Kỹ thuật xung - số Mã số mô đun: MĐ 23 Thời gian mô đun: 88 giờ; (Lý thuyết 20 giờ; thực hành, bài tập: 62 giờ; Kiểm tra: 6 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí học song song với các mô đun: Điện tử công suất, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ... - Tính chất: Là mô đun chuyên môn của nghề. II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự các bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước. + Phân tích được sơ đồ lắp ráp và dạng tín hiệu đầu ra của các mạch tạo xung. + Khảo sát và nhận biết được các mạch logíc cơ bản. + Trình bày đƣợc cấu trúc, bảng chân lí của các mạch logic. - Kỹ năng: + Đo, khảo sát được dạng tín hiệu đầu ra của các mạch tạo xung theo yêu cầu. + Biết cách biến đổi các cổng logic cơ bản. + Lắp ráp được một số mạch ứng dụng cơ bản đạt yêu cầu kỹ thuật. - Năng lực tự chủ và trác nhiệm: + Có ý thức trong học tập và trong quá trình luyện tập. + Có tinh thần trách nhiệm trong quá trình thực hành và cách bảo quản đồ nghề Nội dung mô đun: 5
  7. Bài 1: Mạch dao động đa hài 1. Mục tiêu của bài: - Kiến thức: + Trình bày được sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự các bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước. + Phân tích được sơ đồ lắp ráp và dạng tín hiệu đầu ra. - Kỹ năng: + Thực hiện đƣợc các bước lắp ráp mạch đúng trình tự và yêu cầu kỹ thuật. + Lắp ráp được các mạch đúng trình tự đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Đo, khảo sát đƣợc dạng tín hiệu đầu ra theo yêu cầu. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Ý thức nghiêm túc trong học tập. + Rèn luyện tác phong công nghiệp và an toàn trong học tập, lao động. Dụng cụ và vật tư: a. Dụng cụ Cho 1 nhóm (3 sinh viên): STT Dụng cụ Đơn vị Số lượng Ghi chú 1 Đồng hồ V.OM Cái 1 2 Tesboard Cái 3 3 Kiềm cắt Cái 1 4 Nhíp Cái 1 5 Dây cắm testboard Cái 3 6 Mỏ hàn Cái 1 7 Chì hàn Cuộn 1 b. Vật tư STT Vật tư Đơn vị Số lượng Ghi chú 1 Điode ; 1 C Cái 4 2 Tụ điện các loại Cái 4 3 IC 7805 ; IC 555 Cái 4 6
  8. 4 Điện trở R (4K7/1K) Cái 6 5 IC 7414 Cái 03 6 Bóng LED Cái 10 2. Nội dung bài 2.1. Mạch dao động đa hào lưỡng ổn … 2.1.1. Mạch đa hài lưỡng ổn dùng Transistor 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 Q 2 làm việc ở vùng dẫn bão hòa. * Nguyên lý hoạt động: Giả sử ban đầu Q1 dẫn, Q2 tắt, mạch ở hình 1.21a trở thành như hình 1.21b. Lúc này, dòng VCC  VBE1 I B1  RC 2  R2 tại cực B của transistor Q 1 làm transistor Q 1 tiếp tục dẫn. Đồng thời, dòng IB2 =0 tại cực B của transistor Q2 làm transistor Q 2 tiếp tục tắt. Do đó, nếu không có tác động bên ngoài thì Q 1 vẫn dẫn, Q2 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 V BE1
  9. 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 V BE1 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 (hình 1.25) Hình 1.2 2.1.2. Mạch đa hài lưỡng ổn dùng IC 555 * Sơ đồ mạch (hình 1.3) IC 555 được thiết kế đơn giản bao gồm bộ so sánh điện áp, flip – flop và transistor để xả điện. Tuy cấu tạo đơn giản nhưng nó là linh kiện quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật điện tử. Ba điện trở được nối nối tiếp với nhau và nối với đầu vào nguồn VCC, bộ nguồn VCC chia điện áp cho ba điện trở này. 1/3 điện áp VCC được chân dương của con opamp thứ nhất (COMP1) và 2/3 điện áp VCC được đưa vào chân âm của con opamp thứ hai (COMP2). Khi điện áp vào chân Trigger (chân 2 của IC 555) nhỏ hơn 1/3 điện áp VCC, chân S của flip – flop chuyển sang mức cao và flip – flop set. Khi điện áp chân THRESHOLD (chân 6 của IC 555) lớn hơn 2/3 VCC thì chân R được tích cực và được reset. 8
  10. Hình 1.3. Sơ đồ mạch IC 555 * Giải thích hoạt động (hình 1.3) Giả sử khi được cung cấp điện áp VCC, ngõ ra Q của flip – flop là tích cực (H) còn ngõ ra /Q ở mức thấp (L). Do đó, transistor tắt, dòng điện từ VCC qua Ra và Rb đến tụ điện C. Tụ C nạp điện. Điện áp tại điểm X ban đầu là 0V. Vì điện áp VX < V1 (của COMP1) nên chân S của Flip – flop trở thành tích cực (H) → ngõ ra Q cũng tích cực (H)→ /Qở mức thấp (L). Mặt khác, vì VX < V2 (COMP2), đầu ra COMP2 mức thấp (L), flip – flop hoạt động ổn định ở chế độ này. Hình 1.4. Hoạt động của các chân IC 555 Điện áp VX giảm khi tụ xả, khi VX ≤ V1,đầu ra của COMP1 trở thành tích cực (H) → chân S của flip – flop cũng tích cực. Ngõ ra Q của FF là mức cao, ngược lại Q là mức thấp. Do đó, transistor tắt, tụ ngừng xả, dòng điện chạy qua tụ, tụ lại nạp, điện áp VX tăng dần. Quá trình được lặp lại như lúc đầu. Khi tụ điện nạp, nó nạp qua 2 điện trở Ra và Rb, còn khi xả, tụ chỉ xả qua Rb. Như vậy thời gian nạp và thời gian xả là khác nhau, 9
  11. tín hiệu dao động không đều. Để làm giảm sự khác nhau đó, thông thường ta chọn Rb >> Ra (Ra ≠ 0).. 2.1.3. Mạch dao động đa hài lưỡng ổn cổng logic Mạch tạo xung đa hài lưỡng ổn cổng logic có nhiều ứng dụng tạo ra bộ set-reset, mạch lật SR để sử dụng trong các mạch đếm hoặc như một thiết bị lưu trữ bộ nhớ một bit trong máy tính. Các ứng dụng khác của flip-flops bao gồm bộ phân tần vì các xung đầu ra có tần số bằng một nửa (ƒ/2) tần số của xung đầu vào kích hoạt do chúng thay đổi trạng thái từ một xung đầu vào duy nhất. Nói cách khác, mạch tạo ra phân chia tần số vì bây giờ nó chia tần số đầu vào cho hệ số hai . TTL/CMOS mạch atoh xung đa hài lưỡng ổn: Chúng ta cũng có thể xây dựng các mạch bằng cách sử dụng các mạch tích hợp thông dụng. Mạch sau đây cho thấy cách cấu tạo một mạch đa hài lưỡng ổn chỉ bằng hai Cổng Logic “NAND” 2 đầu vào. Hình 1.5. Mạch tạo xung đa hài lưỡng ổn NAND Đoạn mạch trên cho chúng ta thấy cách chúng ta có thể sử dụng hai cổng NAND được kết nối với nhau để tạo thành một bộ tạo xung đa hài lưỡng ổn. Loại mạch này còn được gọi là “Bistable Flip-flop”. Mạch có thể điều khiển bằng tay được kích hoạt bởi công tắc đôi một cực (SPDT) để tạo ra tín hiệu logic “1” hoặc logic “0” ở đầu ra. 2.2. Mạch dao động đa hài đơn ổn Khi mạch hoạt động ở chế độ này, nếu không cung cấp điện áp điều khiển từ bên ngoài thì bộ dao động đa hài nằm ở trạng thái ổn định. Khi có xung điều khiển, thường là các xung kích thích có độ rộng hẹp, thì nó chuyển sang chế độ không ổn định trong một khoảng thời gian rồi trở lại trạng thái ban đầu và kết quả ngõ ra cho 10
  12. ra một xung. Thời gian bộ dao động đa hài nằm ở trạng thái không ổn định dài hay ngắn là do các tham số của mạch quyết định. Ngõ ra của bộ dao động đa hài đơn ổn có một trạng thái ổn định (hoặc ở mức cao hoặc mức thấp). Mạch này còn có tên gọi là đa hài đợi hay đa hài một trạng thái bền. Xung kích từ bên ngoài có thể là xung gai nhọn âm hoặc dương, chu kỳ và biên độ do mạch quyết định. 2.2.1 . Mạch đa hài đơn ổn dùng Transistor Sơ đồ mạch điện cơ bản hình 1.6 Hình 1.6: Mạch đa hài đơn ổn Đây là dạng hai mạch ngắt dẫn ghép với nhau. Cực B của T1 ghép DC với cực thu của T2. Cực B của T2 ghép AC với cực thu của T1 (qua tụ C). Mạch được thiết kế sao cho ở chế độ T1 tắt và T2 dẫn bão hòa. Nguồn VBB phân cực nghịch mối nối BE của T1, do đó T 1 tắt khi chưa có tác động bên ngoài. Còn T2 dẫn bão hòa nhờ cực B của nó được cấp điện thế dương từ nguồn VCC. Ta thấy T2 dẫn bảo hòa vì các giá trị R1 và RC2 được chọn để thỏa mãn điều kiện ß IB > I Cbh Do vậy ở trạng thái bền thì Vr = V CE2bh = 0 Do ghép trực tiếp với T2 qua R3 nên VB1 = VCE2bh < VBE1 Khi T2 dẫn bão hòa thì tụ C nạp điện qua RC1 và qua mối nối BE2, giá trị gần đạt đến là v C = VCC - VBE2  VCC (hình 1.7) 11
  13. Hình 1.7 Khi kích một xung dương vào vv cực nền của T1 , làm T1 đổi trạng thái tự tắt sang dẫn bão hòa. Lúc này thì tụ C phóng điện qua mối nối CE của T1, sự phóng điện này làm phân cực nghịch mối nối BE của T2, do đó T2 tắt. Dòng cực thu của T2 là IC2 giảm xuống bằng 0. Toàn bộ dòng qua R C2 sẽ chạy hết vào cực nền của T1 để duy trì trạng thái bão hòa của T1 . Đây là trạng thái không bền của mạch. Thật vậy, ngay sau khi tụ C xả điện xong thì nó được nạp điện lại qua R1 và CE1 . Với thời hằng là R 1C. Điện thế cực nền của T2 lúc này tăng dần do cực dương của tụ C đặt vào nó và khi đạt giá trị lớn hơn V  thì T2 bắt đầu dẫn lại. Trong lúc này, cùng với sự tăng của dòng I C2 (do dòng IB2 tăng dần), điện áp vr giảm xuống gần bằng không, tức điện thế tại cực nền của T1 bằng không, làm T 1 tắt. Như vậy mạch đã trở về trạng thái ban đầu với T1 tắt và T2 bão hòa vr = V CE2bh. Trong khoảng thời gian ngắn, tụ C sẽ nạp trở lại từ nguồn VCC thông qua R1 và mối nối BE của T2 đang dẫn để có điện áp xấp xỉ bằng Vcc . Mạch chờ đợi xung kích mới. 2.2.2. Mạch đa hài đơn ổn dùng IC 555 Hình 1.8 * Dạng sóng tại chân 2, 6 và 3 (hình 1.9) 12
  14. Hình 1.9 Dạng sóng chân 2, 6 và 3 2.2.3. Mạch dao động đa hài đơn ổn dùng cổng logic TTL/CMOS tạo xung đa hào đơn ổn Ngoài việc xây dựng bộ tạo xung đa hài bằng Transistor, chúng ta cũng có thể xây dựng các mạch này bằng cách sử dụng các mạch tích hợp thông dụn chỉ bằng hai Cổng Logic “NOR” với 2 đầu vào. Cổng NOR đơn ổn Sơ đồ mạch cổng NOR đơn ổn được biểu diễn trên hình 1.10 Hình 1.10. Sơ đồ mạch cổng NOR đơn ổn Giả sử ban đầu rằng các đầu vào kích hoạt là thấp ở mức logic “0” để đầu ra từ đầu tiên NOR của U1 là CAO ở mức logic “1”. Điện trở R T được kết nối với điện áp cung cấp cũng bằng mức logic “1”, có nghĩa là tụ điện CT có cùng điện tích trên cả hai bản tụ. V1 bằng với điện áp này để đầu ra từ thứ hai NOR U2 sẽ LOW ở mức logic “0”. Mạch ở “Trạng thái ổn định” với đầu ra bằng không. Khi một xung kích hoạt dương được áp dụng cho đầu vào tại t0 , đầu ra U1 đi LOW nên tụ điện CT xả . Vì cả hai bản của tụ điện hiện ở mức logic “0”, đầu vào U2 13
  15. cũng thế dẫn đến đầu ra bằng mức logic “1”. Mạch ở Trạng thái không ổn định với điện áp đầu ra bằng + Vcc. U2 sẽ duy trì trạng thái không ổn định này cho đến khi tụ điện định thời sạc lên qua điện trở RT đạt đến điện áp ngưỡng đầu vào tối thiểu là U2 (khoảng 2,0V) khiến nó thay đổi trạng thái như mức logic “1” tại đầu vào. Điều này làm cho đầu ra được đặt lại về mức logic “0” và lần lượt được đưa trở lại (vòng phản hồi) tới một đầu vào của U2 . Điều này sẽ tự động đưa monostable trở lại trạng thái ổn định ban đầu và chờ xung kích hoạt thứ hai để khởi động lại quá trình định thời một lần nữa. Dạng sóng của cổng NOR được biểu diễn trên hình 1.11 Hình 1.11. Dạng sóng của cổng NOR Phương trình cho khoảng thời gian của mạch là: 𝜏 = 0,7. 𝑅𝐶 Trong đó: R tính bằng Ω, C tính bằng Farads Chúng ta cũng có thể tạo ra các bộ tạo xung đa hài đơn ổn bằng cách sử dụng vi mạch đặc biệt và đã có các mạch tích hợp dành riêng cho việc này như 74LS121 hoặc 74LS123 có thể kích hoạt lại hoặc 4538B có thể tạo ra độ rộng xung đầu ra từ mức thấp tới 40 nano giây lên đến 28 giây bằng cách chỉ sử dụng hai thành phần định thời RC bên ngoài với độ rộng xung được cho là: T = 0,69RC tính bằng giây. Đơn ổn dùng 74LS121: Sơ đồ mạch đơn ổn dùng IC 74LSW121 được biểu diễn trên hình 1.12. 14
  16. Hình 1.12. Sơ đồ mạch đơn ổn dùng 74LS121 IC tạo xung đơn ổn này có thể được cấu hình để tạo ra xung đầu ra trên xung kích hoạt cạnh lên hoặc xung kích hoạt cạnh xuống. 74LS121 có thể tạo ra độ rộng xung từ khoảng 10ns đến độ rộng khoảng 10ms với điện trở định thời tối đa là 40kΩ và tụ định thời tối đa là 1000uF. 2.3. Mạch Schmitt – trigger Mạch Schmitt Trigger còn được gọi là mạch so sánh có phản hồi. Mạch được thiết kế với một phản hồi dương và do đó sẽ tạo ra các chuyển đổi đầu ra. Ngoài ra, việc sử dụng phản hồi điện áp dương thay vì phản hồi âm sẽ ỗ trợ điện áp phản hồi cho điện áp đầu vào thay vì chống lại nó. Việc sử dụng mạch này nhằm loại bỏ những khó khăn trong mạch dò không chéo do tín hiệu tần số thấp và điện áp nhiễu đầu vào. 2.3.1. Mạch Schmitt – trigger dùng tranzistor Mạch Transistor Schmitt Triger chứa hai bóng bán dẫn và năm điện trở. Để giải thích rõ hơn, chúng ta sẽ gán các giá trị cho các thành phần và sau đó trình bày cách xây dựng mạch này trên một bảng mạch để xem nguyên lý hoạt động của nó. Sơ đồ nguyên lý của mạch được biểu diễn trên hình 1.13 15
  17. Hình 1.13. Sơ đồ nguyên lý mạch Schmitt – trigger dùng tranzistor khi Vin = 0V Giả sử đầu vào Vin là 0 V. Điều đó có nghĩa là bóng bán dẫn T1 bị cắt và không dẫn điện. Mặt khác Transistor T2 đang dẫn vì chúng ta có điện áp khoảng 1,98 V tại nút B vì chúng ta có thể coi phần này của mạch như một bộ chia điện áp và tính điện áp bằng cách sử dụng biểu thức này. Vì vậy, vì Transistor T2 đang dẫn điện nên điện áp đầu ra sẽ thấp và điện áp tại cực phát sẽ thấp hơn khoảng 0,7 V so với điện áp ở chân của bóng bán dẫn, hoặc đó là 16
  18. khoảng 1,28 V. Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý mạch Schmitt – trigger dùng tranzistor khi Vin >1,98V Cực phát của bóng bán dẫn T1 được kết nối với cực phát của bóng bán dẫn T2 để chúng ở cùng mức điện áp 1,28 V có nghĩa là bóng bán dẫn T1 sẽ bật khi điện áp Vin tại cơ sở của nó sẽ cao hơn 0,7 V trên giá trị này của 1,28 V, hoặc khoảng 1,98 V. Vì vậy, khi chúng ta tăng đầu vào Vin và chúng ta vượt qua giá trị này của 1,98, bóng bán dẫn T1 sẽ bắt đầu dẫn. Điều này sẽ làm cho điện áp ở chân của bóng bán dẫn T2 giảm xuống và sẽ cắt bóng bán dẫn. Khi bóng bán dẫn T2 không còn dẫn điện, điện áp đầu ra sẽ tăng cao. Tiếp theo, điện áp Vin ở chân của bóng bán dẫn T1 sẽ bắt đầu giảm và nó sẽ tắt bóng bán dẫn khi điện áp cơ sở sẽ cao hơn 0,7 V so với điện áp cực phát của nó. Điều này sẽ xảy ra vì dòng điện trong cực phát sẽ giảm xuống mức mà bóng bán dẫn sẽ chuyển sang chế độ hoạt động thuận. Trong chế độ này, điện áp bộ thu sẽ tăng lên, điều này cũng làm tăng điện áp ở chân của bóng bán dẫn T2. Điều này sẽ gây ra một lượng nhỏ dòng điện chạy qua bóng bán dẫn T2, làm giảm điện áp tại các cực phát và sẽ làm cho bóng bán dẫn T1 tắt. Trong trường hợp của chúng tôi, đầu vào Vin cần giảm xuống khoảng 1,3 V để tắt bóng bán dẫn T1. Lặp đi lặp lại nhiều lần. Vì vậy, chúng tôi có hai ngưỡng, ngưỡng cao khoảng 1,9 V và ngưỡng thấp khoảng 1,3 V. 17
  19. Hình 1.15. Đồ thị ngưỡng trên và ngưỡng dưới 2.3.2. Mạch Schmitt – trigger cổng logic Sơ đồ mạch được biểu diễn trên hình 1.16 Hình 1.16. Sơ đồ mạch Schmitt – trigger dùng 741C Như được hiển thị trong sơ đồ mạch, bộ chia điện áp với các điện trở R div1 và Rdiv2 được đặt trong phản hồi dương của op-amp 741. Các giá trị tương tự của Rdiv1 và Rdiv2 được sử dụng để nhận giá trị điện trở Rpar = Rdiv1/Rdiv2 được mắc nối tiếp với điện áp đầu vào. Rpar được sử dụng để giảm thiểu điện áp bù. Điện áp trên R1 được đưa trở lại đầu vào không đảo. Điện áp đầu vào (Vi) kích hoạt hoặc thay đổi trạng thái đầu ra 18
  20. Vout mỗi khi vượt quá mức điện áp của nó trên một giá trị ngưỡng nhất định gọi là Điện áp ngưỡng trên (Vupt) và Điện áp ngưỡng dưới (Vlpt). Giả sử rằng điện áp đầu vào đảo ngược có giá trị dương nhỏ. Điều này sẽ gây ra giá trị âm trong đầu ra. Điện áp âm này được đưa trở lại đầu cực không đảo (+) của op- amp thông qua bộ chia điện áp. Do đó, giá trị của điện áp âm được đưa trở lại cực dương trở nên cao hơn. Giá trị của điện áp âm trở lại cao hơn cho đến khi mạch được dẫn đến bão hòa âm (-Vsat). Tiếp tục nếu điện áp đầu vào đảo ngược có giá trị âm nhỏ. Điều này sẽ tạo ra giá trị dương trong đầu ra. Điện áp dương này được đưa trở lại đầu cực không đảo (+) của op-amp thông qua bộ chia điện áp. Do đó, giá trị của điện áp dương được đưa trở lại cực dương trở nên cao hơn. Giá trị của điện áp dương trở lại cao hơn cho đến khi mạch được dẫn đến bão hòa dương (+ Vsat). Đây là lý do tại sao mạch cũng được đặt tên là mạch so sánh có phản hồi. Hình 1.17. Đồ thị điện áp Khi Vout = +Vsat, điện áp trên Rdiv1 trở thành điện áp ngưỡng trên (Vupt). Điện áp đầu vào, Vin phải dương hơn một chút so với Vupt để khiến Vo đầu ra chuyển từ + Vsat sang -Vsat. Khi điện áp đầu vào nhỏ hơn Vupt, điện áp đầu ra Vout ở mức +Vsat. Ngưỡng điện áp trên: Vupt = + Vsat (Rdiv1 / [Rdiv1 + Rdiv2]) 19
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học