Giáo trình : Kỹ thuật xung part 8

Chia sẻ: Ouiour Isihf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

218
lượt xem 73
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điện trở R = R1//R2 làm giảm dòng điện off set để hoạt động gần với Opamp lý tưởng, nhằm mục đích làm cho mạch hoạt động ổn định hơn. Ta có v+ = vr R1 = Av r R1 + R2 Hai trạng thái của Schmitt Trigger tương ứng với mức điện thế bão hòa dương +V và bão hòa âm –V của ngõ ra bộ khuếch đại thuật toán. Dạng sóng ngõ vào được sửa thành xung chữ nhật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình : Kỹ thuật xung part 8

Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Ñieän trôû R = R1//R2 laøm giaûm doøng ñieän off set ñeå hoaït ñoäng gaàn vôùi Op- amp lyù töôûng, nhaèm muïc ñích laøm cho maïch hoaït ñoäng oån ñònh hôn. R1 Ta coù v+ = vr = Av r R1 + R2 Vaø v- = -vv Khi vv>v+ thì vr = -V R1 Do ñoù v + = −V = − AV . Ñaây laø ngöôõng kích möùc thaáp. R1 + R2 R1 Khi vv < v+ thì vr = +V, do ñoù v + = +V = AV . Ngöôõng kích möùc cao. R1 + R2 Daïng soùng vaøo – ra Hình 6.5 Quan heä vaøo – ra Khi vv > AV thì vr = -V Khi vv < -AV thì vr = +V Vra 0 +AV -AV VV Hình 6.6 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 93
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Nhaän xeùt. Hai traïng thaùi cuûa Schmitt Trigger töông öùng vôùi möùc ñieän theá baõo hoøa döông +V vaø baõo hoøa aâm –V cuûa ngoõ ra boä khueách ñaïi thuaät toaùn. Daïng soùng ngoõ vaøo ñöôïc söûa thaønh xung chöõ nhaät. Daïng Maïch 2 R Vv - Vra + R1 R2 Vref Hình 6.7 Ta coù v- = vv R1 R2 v+ = vra + vRe f R1 + R2 R1 + R2 Khi vv > v+ thì vra = -V R1 R2 Do ñoù v+ = −V VRe f = -AV+B : ngöôõng kích möùc thaáp. + R1 + R2 R1 + R2 Khi vv < v+ thì vr = +V R1 R2 Do ñoù v+ = V = AV + B + VRe f R1 + R2 R1 + R2 Quan heä vaøo – ra Khi vv > -AV + B ⇒ vr = -V Khi vv < AV + B ⇒ vr = +V Hình 6.8 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 94
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 c. Daïng Maïch Duøng coång logic Q R D Vin /Q R1 Hình 6.9. Kyù hieäu vaø ñaëc tuyeán cuûa coång NOT Schmitt trigger (74HC14) Hình 6.10 d. Schmitt Trigger chính xaùc VTH+ - R Q + Vin - /Q + VTH- S Hình 6.11. Schmitt trigger chính xaùc Nguyeãn Troïng Haûi Trang 95
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 2. Maïch FlipFlop a. Daïng Maïch Duøng OpAmp Xeùt maïch sau : R OpAmp1 Vcc - Vra1 R1 + 1 2 R1 0 - Vra2 + Vcc OpAmp2 R Hình 6.12 Ñieän trôû hoài tieáp R1 coù trò soá khaù nhoû so vôùi ñieän trôû R. Maïch F/F duøng Op- amp nhö treân goàm hai Op-amp laøm vieäc nhö hai maïch khueách ñaïi so saùnh. Op-amp ôû traïng thaùi baøo hoøa döông neáu v+ > v- ⇒ v0 = VCC Op-amp ôû traïng thaùi baøo hoøa aâm neáu v+ < v- ⇒ v0 = 0 Giaû thuyeát maïch coù traïng thaùi ban ñaàu laø vr1 = VCC, vr2 = 0. Ngoõ vaøo aâm cuûa Op-amp 1 ñöôïc hoài tieáp töø vr2 = 0(v) veà qua ñieän trôû R1 , neân vaãn coù v+ > v- , do ñoù vr1 = VCC , oån ñònh nhö traïng thaùi ban ñaàu. Ñaây laø traïng thaùi oån ñònh thöù nhaát cuûa maïch F/F. Op-amp 1 ôû traïng thaùi baõo hoøa döông vaø Op-amp 2 ôû traïng thaùi baõo hoøa aâm. Ñeå chuyeån traïng thaùi cuûa F/F , cho coâng taéc S chuyeån sang vò trí 2. Luùc ñoù ôû Op-amp 2 coù v- = 0, v+= v- neân Op-amp 2 chuyeån sang baõo hoøa döông, vr2 = +VCC. Ñieän aùp naøy hoài tieáp veà ngoõ vaøo aâm cuûa Op-amp 1 qua ñieän trôû R1 (R1
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Maïch naøy laø gheùp hai maïch ñaûo duøng hai Transitor theo kieåu ñoái xöùng. Trong sô ñoà duøng 2 nguoàn ñieän aùp DC: Nguoàn VCC ñeå caáp IB vaø IC cho Transitor daãn baõo hoøa vaø nguoàn -VBB ñeå phaân cöïc ngöôïc cho cöïc B cuûa Transitor ngöng daãn. Giaûi thích nguyeân lyù hoaït ñoäng Giaû thieát 2 Transitor T1 vaø T2 cuøng thoâng soá vaø cuøng loaïi. Caùc ñieän trôû phaân cöïc RC1 = RC2, R1 = R2, RB1 = RB2 . Nhöng thöïc teá hai Transitor khoâng theå caân baèng moät caùch tuyeät ñoái neân seõ coù moät Transitor chaïy maïnh hôn vaø moät Transitor chaïy yeáu hôn khi ta cung caáp nguoàn. Giaû söû T1 hoaït ñoäng maïnh hôn T2, doøng IC1 maïnh laøm VC1 giaûm, töùc VB2 giaûm, neân T2 hoaït ñoäng yeáu hôn. Do ñoù IC2 giaûm, daãn ñeán VC2 taêng, töùc VB1 taêng, laøm T1 hoaït ñoäng maïnh hôn vaø cuoái cuøng T1 seõ tieán ñeán traïng thaùi baõo hoøa coøn T2 tieán ñeán ngöng daãn. Khi ñoù : vr1= VCE1bh= 0 , vr2 = VCC . Ñaây laø traïng thaùi thöù hai cuûa Flip-Flop. Maïch Flip-Flop seõ ôû moät trong hai traïng thaùi treân neân ñöôïc goïi laø maïch löôõng oån. Tuy nhieân phaûi choïn caùc ñieän trôû vaø nguoàn ñieän thích hôïp thì môùi ñaït ñöôïc nguyeân lyù treân. 3. Maïch ña haøi duøng Transistor Ñaây laø moät loaïi maïch coù moät traïng thaùi beàn vöõng vaø moät traïng thaùi khoâng beàn. Khi coù xung kích khôûi, maïch chuyeån sang traïng thaùi khoâng beàn vaø sau moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh, maïch töï ñoäng trôû veà traïng thaùi beàn ban ñaàu. Thôøi gian maïch toàn taïi ôû traïng thaùi khoâng beàn phuï thuoäc vaøo ñoä roäng xung kích khôûi vaø phuï thuoäc vaøo caùc linh kieän trong maïch. a. Maïch ñôn oån duøng Transistor Sô ñoà maïch ñieän cô baûn : Vcc Vcc Rc1 R1 Rc2 C R3 Vra1 Vra2 Hình 6.14 T1 T2 R2 0 C -Vbb Vv R R Nguyeãn Troïng Haûi Trang 97
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Ñaây laø daïng hai maïch ngaét daãn gheùp vôùi nhau. Cöïc B cuûa T1 gheùp DC vôùi cöïc thu cuûa T2. Cöïc B cuûa T2 gheùp AC vôùi cöïc thu cuûa T1 (qua tuï C). Maïch ñöôïc thieát keá sao cho ôû cheá ñoä T1 taét vaø T2 daãn baõo hoøa. Nguoàn VBB phaân cöïc nghòch moái noái BE cuûa T1 , do ñoù T1 taét khi chöa coù taùc ñoäng beân ngoaøi. Coøn T2 daãn baõo hoøa nhôø cöïc B cuûa noù ñöôïc caáp ñieän theá döông töø nguoàn VCC. Ta thaáy T2 daãn baûo hoøa vì caùc giaù trò R1 vaø RC2 ñöôïc choïn ñeå thoûa maõn ñieàu kieän β IB > ICbh Do vaäy ôû traïng thaùi beàn thì Vr = VCE2bh = 0 Do gheùp tröïc tieáp vôùi T2 qua R3 neân vB1 = VCE2bh < VBE1 Khi T2 daãn baõo hoøa thì tuï C naïp ñieän qua RC1 vaø qua moái noái BE2, giaù trò gaàn ñaït ñeán laø vC = VCC - VBE2 ≈ VCC Rc1 C Vcc Vbe2 Hình 6.15 Khi kích moät xung döông vaøo vv cöïc neàn cuûa T1 , laøm T1 ñoåi traïng thaùi töï taét sang daãn baõo hoøa. Luùc naøy thì tuï C phoùng ñieän qua moái noái CE cuûa T1, söï phoùng ñieän naøy laøm phaân cöïc nghòch moái noái BE cuûa T2, do ñoù T2 taét. Doøng cöïc thu cuûa T2 laø IC2 giaûm xuoáng baèng 0. Toaøn boä doøng qua RC2 seõ chaïy heát vaøo cöïc neàn cuûa T1 ñeå duy trì traïng thaùi baõo hoøa cuûa T1. Ñaây laø traïng thaùi khoâng beàn cuûa maïch. Thaät vaäy, ngay sau khi tuï C xaû ñieän xong thì noù ñöôïc naïp ñieän laïi qua R1 vaø CE1. Vôùi thôøi haèng laø R1C. Ñieän theá cöïc neàn cuûa T2 luùc naøy taêng daàn do cöïc döông cuûa tuï C ñaët vaøo noù vaø khi ñaït giaù trò lôùn hôn Vγ thì T2 baét ñaàu daãn laïi. Trong luùc naøy, cuøng vôùi söï taêng cuûa doøng IC2 (do doøng IB2 taêng daàn), ñieän aùp vr giaûm xuoáng gaàn baèng khoâng, töùc ñieän theá taïi cöïc neàn cuûa T1 baèng khoâng, laøm T1 taét. Nhö vaäy maïch ñaõ trôû veà traïng thaùi ban ñaàu vôùi T1 taét vaø T2 baõo hoøa vr = VCE2bh . Trong khoaûng thôøi gian ngaén, tuï C seõ naïp trôû laïi töø nguoàn VCC thoâng qua R1 vaø moái noái BE cuûa T2 ñang daãn ñeå coù ñieän aùp xaáp xæ baèng Vcc . Maïch chôø ñôïi xung kích môùi. Nguyeãn Troïng Haûi Trang 98
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 b. Maïch baát oån duøng Transistor Daïng maïch Vcc Vcc RB1 RB2 Rc1 Rc2 C1 C2 Vra1 Vra2 T1 T2 Hình 6.16 Maïch ñöôïc hình thaønh bôûi hai Transistor T1 vaø T2. Caùc ñieän trôû RC1 vaø RC2 vaø caùc tuï C1 vaø C2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng Thoâng thöôøng maïch ña haøi phi oån laø maïch ñoái xöùng neân hai Transistor coù cuøng hoï vaø thoâng soá. Caùc linh kieän ñieän trôû RB1 = RB2, RC1 = RC2 vaø C1 = C2. Tuy hai Transistor cuøng loaïi, caùc linh kieän cuøng trò soá, nhöng khoâng theå gioáng nhau moät caùch tuyeät ñoái. Ñieàu naøy laøm cho hai Transistor trong maïch daãn ñieän khoâng baèng nhau. Khi cung caáp ñieän seõ coù moät Transistor daãn maïnh hôn vaø moät Transistor daãn yeáu hôn. Nhôø taùc duïng cuûa maïch hoài tieáp döông töø cöïc C2 veà B1, töø cöïc C1 veà cöïc B2 , laøm cho Transistor naøo daãn maïnh hôn seõ tieán daàn ñeán baõo hoøa, coøn Transistor daãn ñieän yeáu hôn seõ tieán daàn ñeán ngöng daãn. Giaû thuyeát T2 daãn ñieän maïnh hôn tuï, C1 ñöôïc naïp ñieän thoâng qua RC1 vaø moái noái BE cuûa T2, laøm cho doøng IB2 taêng cao neân T2 tieán ñeán baõo hoøa. Khi T2 tieán ñeán baõo hoøa, doøng IC2 taêng cao vaø vCE2 ≈ VCEsat ≈ 0,2 (V), tuï C2 (giaû thuyeát luùc ñaàu ñaõ naïp ñaày) xaû ñieän qua moái noái CE2. Khi tuï C2 xaû, ñieän aùp aâm treân tuï C2 ñöa vaøo cöïc B1 , laøm T1 ngöng daãn Nhö vaäy, giaû thuyeát luùc ñaàu laø T1 ñang taét, T2 ñang daãn baõo hoøa , vaø tuï C2 ñaõ naïp ñieän ñaày. Luùc naøy tuï C2 baét ñaàu phoùng ñieän qua moái noái CE2 ñeán cöïc E cuûa T1, laøm moái noái BE1 bò phaân cöïc nghòch, do ñoù T1 taét. Do vaäy, tuï C1 ñöôïc naïp ñieän thoâng qua RC1 vaø moái noái BE2 Sau khi phoùng ñieän xong, tuï C2 laïi ñöôïc naïp ñieän theo chieàu ngöôïc laïi thoâng qua RB1 vaø moái noái CE2, luùc naøy ñieän aùp taïi cöïc B cuûa T1 laø VB1 = VC2 + Nguyeãn Troïng Haûi Trang 99
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 VBE2 = VC2. (VC2 ñieän aùp teân tuï C2 ) . Khi tuï naïp C2 ñeán giaù trò lôùn hôn VBE1 thì T1 baét ñaàu daãn, khi T1 ñaït ñeán daãn baõo hoøa luùc naøy tuï C1 phoùng ñieän qua moái noái CE1 ñeán cöïc E cuûa T2 , laøm moái noái BE2 phaân cöïc nghòch, T2 taét. Quaù trình laäp laïi töø ñaàu vaø cöù tieáp tuïc nhö theá. Daïng soùng taïi caùc chaân. Hình 6.17 Tính Chu Kyø Xung T = T1 + T2. T1 laø thôøi gian tuï C2 xaû ñieän qua moái noái CE2, laøm cöïc B cuûa T1 taêng töø - VCC leân ñeán VBE1. Vaø coù khuynh höôùng taêng leân ñeán +VCC, neân ñieän aùp töùc thôøi cuûa tuï C2 (laáy möùc -VCC laøm goác) laø: vc(t) = 2VCC. e-T 1/ τ f, vôùi τ f = RB2 . C2 Taïi thôøi ñieåm T1, tuï C2 xaû ñieän töø -VCC leân 0(v) (boû qua VBE) laø T1 VCC = 2VCC. e-T 1/ τ f, ⇒ e-T 1/ τ f = 2 ⇒ = In2 τf Nguyeãn Troïng Haûi Trang 100
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 ⇒T1 = τ f . ln2 = 0,69 RB2.C2 Töông töï ta cuõng tính ñöôïc T2 ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: T2 = 0,69 RB1.C1 ⇒ T = 0,69 (RB2C2 +RB1C1) Trong maïch ña haøi baát oån ñoái xöùng ta coù RB1 = RB2 = RB vaø C1 = C2 = C Chu kyø dao ñoäng T = 2 x 0,69 .RB.C = 1,4 RB.C 4. Maïch ña haøi duøng OpAmp a. Maïch ñôn oån duøng OpAmp Sô ñoà maïch ñieän R - Vra + D C R2 R1 Vv Hình 6.18 R1, R2: Taïo ngöôõng ñieän aùp ñeå so saùnh R, C: Taïo maïch RC nhaèm thöïc hieän quaù trình naïp vaø xaû cuûa tuï Diode D taïo maïch ghim ñieän aùp, ngaén maïch tuï C khi maïch ôû traïng thaùi beàn. Nguyeân lyù hoaït ñoäng ÔÛ cheá xaùc laäp (traïng thaùi beàn), v(t) = -V (baõo hoøa aâm), luùc naøy R1 v + = −V = − A.V R1 + R2 v- = vc(t) = -Vγ (do Diode D daãn), khi ñoù ta coù daïng maïch nhö sau: Nguyeãn Troïng Haûi Trang 101
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 R Vra Vγ C -V Hình 6.19 Maø AV > Vγ ⇒ -AV < - Vγ , töùc v+ aâm hôn v-, Neân maïch coù vr = -V. Ñaây laø cheá ñoä xaùc laäp cuûa maïch Khi coù xung gai döông vv kích thích vaøo chaân döông cuûa Op-amp. Luùc naøy v+ döông hôn v- , neân vr = +V, do ñoù v+ = AV, D bò phaân cöïc nghòch neân noù bò taét. Ñoàng thôøi, luùc naøy tuï C ñöôïc naïp ñieän qua ñieän trôû R R Vra C Hình 6.20 Ñieän aùp treân tuï C taêng daàn cho ñeán khi vc (vc = v-) döông hôn v+ (v+ = AV), thì vr = -V, maïch trôû veà cheá ñoä xaùc laäp. Daïng soùng AV Hình 6.21 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 102
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Tính Ñoä Roäng Xung Tx Thöïc hieän pheùp dôøi truïc daïng soùng treân, ta coù hình töông ñöông sau: Hình 6.22 Phöông trình naïp ñieän cuûa tuï : vc(t) = (V + Vγ)(1 - c-t / τ c) Taïi thôøi ñieåm t = Tx, ta coù vc(Tx) = (V + Vγ)(1 - e-Tx/RC) = (Vγ +AV) Vγ + AV Vγ Vγ ⇒ 1 − e −T = =( + A).V /(1 + / RC )V x V + Vγ V V Vγ Ñaët k = V k+A 1− A ⇒ 1 − e −T ⇒ e −Tx / RC = = / RC x 1+ k 1+ k 1+ k 1+ k T ⇒ e Tx / RC = =⇒ x = In( ) 1− A 1− A RC 1+ k Tx = RC.In 1− A Nguyeãn Troïng Haûi Trang 103
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 b. Maïch baát oån duøng OpAmp Daïng maïch R - Vra + C R2 R1 Hình 6.23 Maïch ñieän naøy laø sô ñoà maïch dao ñoäng tích thoaùt duøng Op-amp ñeå cho ra tín hieäu xung vuoâng. Sô ñoà coù hai maïch hoài tieáp töø ngoõ ra veà hai ngoõ vaøo. Caàu phaân aùp RC hoài tieáp veà ngoõ vaøo ñaûo, caàu phaân aùp R1vaø R2 hoài tieáp veà ngoõ vaøo khoâng ñaûo. R1 vaø R2 taïo ngöôõng so saùnh ñieän aùp, coøn RC taïo naïp phoùng. Ñeå giaûi thích nguyeân lyù hoaït ñoäng, ta giaû söû tuï C chöa naïp ñieän. Giaûi thích nguyeân lyù hoaït ñoäng R1 Ta coù v+ = v r = βv r R1 + R 2 neáu v+ > v- thì vr = +V ⇒ v+ = +βV, Ñaây laø ngöôõng xeùn treân neáu v+ < v- thì vr = -v ⇒ vr = -βV, Ñaây laø ngöôõng xeùn döôùi Khi môùi cung caáp ñieän, ñieän aùp qua tuï C laø vc = vc(0) = 0(V) vaø giaû thuyeát Op-amp ñang ôû traïng thaùi baõo hoøa döông +V . Ngoõ vaøo khoâng ñaûo coù ñieän aùp R1 laø v + = Vcc R1 + R2 Trong khi ñoù, ngoõ vaøo ñaûo coù ñieän aùp taêng daàn töø 0(V). Ñieän aùp taêng do tuï C naïp qua R theo quy luaät haøm soá muõ vôùi thôøi haèng laø τ = RC. Vaø coù giaù trò laø: vC(t) = V(1 - e-t / RC) Khi tuï naïp ñieän taêng daàn cho ñeán khi v- > v+ thì ngoõ ra chuyeån sang traïng thaùi baõo hoøa aâm vr = -V. Luùc naøy, ngoõ vaøo khoâng ñaûo coù möùc ñieän aùp laø R1 v+ = − V R1 + R2 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 104
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Ñieän aùp ra giaûm veà -V, neân tuï seõ xaû. Khi tuï C xaû ñieän aùp ñang coù thì v+ vaãn coøn ñieän aùp aâm neân ngoõ ra vaãn laø ôû traïng thaùi baûo hoøa aâm. Ñieän aùp treân tuï C seõ giaûm cho ñeán khi v- aâm hôn v+ thì ngoõ ra seõ chuyeån sang traïng thaùi baõo hoøa döông, vr = +V. Quaù trình naøy laäp laïi töø ñaàu vaø cöù tieáp dieãn lieân tuïc tuaàn hoaøn. Daïng Soùng Vaøo Ra Hình 6.24 Tìm chu kyø dao ñoäng Muoán tìm chu kyø dao ñoäng, ta thöïc hieän pheùp dôøi truïc: Truïc trung dôøi ñeán thôøi ñieåm to vaø truïc hoaønh dôøi ñeán möùc -V, ta ñöôïc daïng soùng sau: Nguyeãn Troïng Haûi Trang 105