Giáo trình : Kỹ thuật xung part 9

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

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 60
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc phân tích mạch ở chế độ xung phải xác định sự phụ thuộc hàm số của điện áp hoặc dòng điện trong mạch theo thời gian ở trạng thái quá độ. Có thể dùng công cụ toán học như: phương pháp tích phân kinh điển. Phương pháp phổ (Fourier) hoặc phương pháp toán tử Laplace…

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình : Kỹ thuật xung part 9

Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Hình 6.25 Trong khoaûn thôøi gian töø 0 ñeán t1, tuï C xaû ñieän theo phöông trình sau T vc(t) = (V + βV) e-t / RC , taïi t = ; ta coù vc (T/2) = V - βV 2 ⇒ V - βV = (V + βV) e-T / 2RC V − βV ⇒ e-T / 2RC = V + βV 1+ β 1+ β T ⇒ ⇒ T = 2 RC ln = ln 1− β 1− β 2 RC 1 Vaäy f = T Nhaän xeùt R1 Taàn soá phuï thuoäc vaøo R vaø C, tæ soá β = chöù khoâng phuï thuoäc vaøo R1 + R 2 nguoàn nuoâi V. Nguyeãn Troïng Haûi Trang 106
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 5. Maïch ña haøi duøng IC555 a. Caáu truùc IC555 Sô ñoà beân trong cuûa IC555 8 VCC 7 Discharge Comparator I 5 - Control + 6 R \Q 3 Output Threshold Q S 2 - Trigger + Comparator II 1 GND 4 Reset Hình 6.26 • Veà cô baûn, 555 goàm 2 maïch so saùnh ñieàu khieån traïng thaùi cuûa FF, töø ñoù laùi transistor xaû (discharge) vaø taàng ra. • Chöùc naêng moät soá chaân ñöôïc moâ taû nhö sau: 1 Chaân 2: TRIGGER (kích khôûi), ñieåm nhaïy möùc vôùi VCC . Khi ñieän - 3 aùp ôû chaân naøy döôùi 1/3 VCC thì ngoõ ra Q cuûa FF xuoáng [0], gaây cho chaân 3 taïo moät traïng thaùi cao. Chaân 3: OUTPUT (ra) thöôøng ôû möùc thaáp vaø chuyeån thaønh möùc cao - trong khoaûng thôøi gian ñònh thì. Vì taàng ra tích cöïc ôû caû 2 chieàu, noù coù theå caáp hoaëc huùt doøng ñeán 200mA Chaân 4: RESET khi ñieän aùp ôû chaân naøy nhoû hôn 0,4V: chu kyø ñònh - thì bò ngaét, ñöa 555 veà traïng thaùi khoâng coù kích. Ñaây laø chöùc naêng öu tieân ñeå 555 khoâng theå bò kích tröø khi RESET ñöôïc giaûi phoùng (>1,0V). Khi khoâng söû duïng noái chaân 4 leân VCC. Nguyeãn Troïng Haûi Trang 107
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Chaân 5: Control Voltage (ñieän aùp ñieàu khieån), beân trong laø ñieåm - 2 VCC . Moät ñieän trôû noái ñaát hoaëc ñieän aùp ngoaøi coù theå ñöôïc noái vaøo 3 chaân 5 ñeå thay ñoåi caùc ñieåm tham khaûo (chuaån) cuûa comparator. Khi khoâng söû duïng cho muïc ñích naøy, neân gaén 1 tuï noái ñaát ≥ 0.01μF cho taát caû caùc öùng duïng nhaèm ñeå loïc caùc xung ñænh nhieãu nguoàn caáp ñieän. 2 Chaân 6: Threshold (ngöôõng) ñieåm nhaïy möùc vôùi VCC . Khi ñieän aùp - 3 2 ôû chaân naøy > VCC . FF Reset laøm cho chaân 3 ôû traïng thaùi thaáp. 3 Chaân 7: Discharge (Xaû) cöïc thu cuûa transistor, thöôøng ñöôïc duøng - ñeå xaû tuï ñònh thì. Vì doøng collector bò giôùi haïn, noù coù theå duøng vôùi caùc tuï raát lôùn ( > 1000μF ) khoâng bò hö. Chaân 8: VCC ñieän aùp caáp nguoàn coù theå töø 4,5 ñeán 16V so vôùi chaân - mass. Vieäc ñònh thì töông ñoái ñoäc laäp vôùi ñieän aùp naøy. Sai soá ñònh thì do thay ñoåi nguoàn ñieän tieâu bieåu < 0.05% /V b. Maïch ña haøi baát oån duøng 555 VCC R1 4 8 555 Vcc Reset Vout Output 7 Discharge R2 6 Threshold 5 CV 2 Trigger 0.1 uF C 1 Hình 6.27 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 108
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Dạng sóng tại chân 2 và 3 2 VCC 3 1 VCC 3 t V2(t) VCC V3(t) t Hình 6.28 Sinh vieân aùp duïng quaù trình naïp xaû cuûa tuï, xaùc ñònh chu kyø tín hieäu ra c. Maïch ñôn oån duøng 555 VCC LM555 R 4 8 R VCC 7 DIS 3 Q OUTPUT Vkich 2 TR 5 CV 6 THR GND 1 C 0.1uF Hình 6.29 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 109
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Dạng sóng tại chân 2, 6 và 3 2 VCC 3 t V6(t) V2(t) t VCC V3(t) t Hình 6.30 III. MAÏCH TAÏO XUNG DUØNG COÅNG LOGIC Söï ra ñôøi cuûa maïch tích hôïp ñaõ ñaùnh daáu moät böôùc ngoaët quan troïng trong söï phaùt trieån cuûa ngaønh cheá taïo linh kieän ñieän töû. Ñaëc bieät caùc maïch tích hôïp soá vôùi chöùc naêng ña daïng, phong phuù, chæ vôùi caùc coång logic cô baûn nhö AND, OR, NOT ,v.v… maïch tích hôïp soá ñöôïc öùng duïng ngaøy caøng roäng raõi trong caùc lónh vöïc öùng duïng cuûa ñieän töû kyõ thuaät, trong ñoù coù kyõ thuaät xung Raát nhieàu maïch taïo xung tröôùc ñaây duøng linh kieän baùn daãn rôøi nhö BJT, UJT,… ñeàu coù theå thay theá baèng caùc maïch tích hôïp soá Trong phaàn thí nghieäm tröôùc, ñaõ giôùi thieäu IC ñònh thì 555 öùng duïng trong kyõ thuaät taïo xung. Phaàn naøy seõ giôùi thieäu theâm caùc maïch taïo xung chuû yeáu söû duïng caùc coång logic cô baûn Nguyeãn Troïng Haûi Trang 110
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 1. Maïch ña haøi ñôn oån Maïch ña haøi ñôn oån thöôøng duøng trong caùc maïch taïo xung, taïo delay, phaùt hieän ñoä roäng xung, maïch loïc thoâng daûi v.v…. Khi ñöôïc kích khôûi, maïch ña haøi ñôn oån taïo moät xung ôû ngoõ ra coù ñoä roäng ñoäc laäp vôùi ñoä roäng cuûa tín hieäu ngoõ vaøo. Coù 2 daïng maïch: maïch coù khaû naêng kích khôûi laïi vaø maïch khoâng coù khaû naêng kích khôûi laïi. So saùnh söï khaùc nhau giöõa 2 loaïi maïch treân nhö sau nonretriggerable retriggerable t1 t1 Hình 6.31 a) Maïch 1. Maïch ña haøi ñôn oån duøng coång NOR Hình 6.32. Ña haøi ñôn oån duøng coång NOR Maïch goàm 2 coång NOR, moät tuï ñieän ñöôïc noái giöõa coång I0 vaø I1. Taïi thôøi ñieåm môû ñieän, neáu caùc ngoõ vaøo I0 ôû möùc 0, ngoõ ra cuûa I0 seõ ôû möùc cao, giaû söû VC ban ñaàu baèng 0 thì VOut I0 = VDD VOut I1 = logic 0 Maïch seõ giöõ nguyeân traïng thaùi naøy do tuï C khoâng naïp ñieän ñöôïc Nguyeãn Troïng Haûi Trang 111
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Khi coù moät möùc ñieän aùp cao ñaët vaøo ngoõ vaøo I0 daãn ñeán VOut I0 = 0 vaø giaû söû raèng ñieän aùp treân tuï khoâng thay ñoåi ñoät ngoät (VC = 0) daãn ñeán VX = 0 vaø Vout = 1. Vout = 1 hoài tieáp veà I0 vì vaäy Vout I1 vaãn giöõ möùc thaáp maëc duø xung ngoõ vaøo ñaõ xuoáng thaáp. Luùc naøy nguoàn VDD seõ nap ñieän qua R, C laøm ñieän aùp treân C taêng hay ñieän aùp VX taêng, khi VX vöôït qua ngöôõng logic cuûa I1 (VIH) . Ngoõ ra I1 = 0, maïch laïi quay veà traïng thaùi ban ñaàu VX ñöôïc tính nhö sau Thay VX baèng ñieän aùp ngöôõng VTH tính ñöôïc thôøi gian toàn taïi xung ngoõ ra Maïch 2. Maïch ñôn oån coù khaû naêng kích khôûi laïi duøng 74HC123 74HC123 coù caùc chöùc naêng sau: Ñöôïc kích khôûi baèng ngoõ vaøo coù möùc logic cao hoaëc thaáp Tröïc tieáp Reset Caùc ngoõ vaøo ñeàu söû duïng Schmitt trigger ngoaïi tröø ngoõ reset 74HC123 laø maïch ñôn oån coù khaû naêng kích khôûi laïi vôùi ñoä roäng xung ngoõ ra ñöôïc ñieàu khieån bôûi ñieän trôû ngoaøi vaø tuï ñieän ngoaøi. Sô ñoà chaân vaø baûng söï that nhö sau: Hình 6.35 Nguyeãn Troïng Haûi Trang 112
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Caùch maéc ñieän trôû ngoaøi Khi giaù trò tuï C > 10000pF thì ñoä roäng xung ra ñöôïc tính theo coâng thöùc sau tW = K x REXT x CEXT vôùi tW ñoä roäng xung ra (ns) REXT :ñieän trôû ngoaøi (kΩ) CEXT: ñieän dung ngoaøi (pF) 2. Maïch ña haøi baát oån a) Maïch 1. Maïch ring oscillator Maïch ña haøi phi oån ñôn giaûn söû duïng coång laø maïch ring oscillator bao goàm N coång ñaûo ñöôïc gheùp noái tieáp nhö hình sau (vôùi N leû) Hình 6.36. Ña haøi phi oån Ring Oscillator Chu kyø T ñöôïc tính nhö sau T = 2 N tpd Vôùi giaû söû raèng thôøi gian treã cuûa xung leân vaø xuoáng cuûa coång ñaûo laø baèng nhau vaø baèng tpd. Vì tpd coù theå thay ñoåi theo nhieät ñoä, nhaø cheá taïo neân chu kyø T treân coù theå thay ñoåi Nguyeãn Troïng Haûi Trang 113
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 b) Maïch 2. Maïch dao ñoäng Schmitt Trigger Hình 6.37. Ña haøi phi oån Schmitt Trigger Maïch naøy söû duïng coång ñaûo Schmitt trigger vôùi ñaëc tuyeán nhö sau Taàn soá dao ñoäng ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc sau f = 1/T = 1/RC Giaûi thích Hình 6.38. Daïng soùng taïi ñieåm A, B Nguyeãn Troïng Haûi Trang 114
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Giaû söû ban ñaàu Vc = 0 neân VA = 0 daãn ñeán ngoõ ra B ôû möùc 1. VB = 1 seõ naïp ñieän cho C qua R. Khi VC ñaït ñeán VP thì ngoõ vaøo coång ñaûo ñaït möùc logic 1 vaø ngoõ ra laø möùc logic 0, luùc naøy tuï xaû ñieän qua R vaø ñieän aùp treân tuï giaûm daàn ñeán VN, taïi VN ngoõ vaøo coång ñaûo chuyeån xuoáng möùc 0 vaø ngoõ ra möùc 1 töùc thôøi. c) Maïch 3. Hình 6.39. Taàn soá dao ñoäng f = 1/(2.2RC) Giaûi thích Hình 6.40. Daïng soùng taïi caùc ñieåm A, B, C, D Nguyeãn Troïng Haûi Trang 115
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Taïi thôøi ñieåm ñaàu giaû söû ngoõ ra IC 1 ôû möùc cao vaø ngoõ ra IC2 ôû möùc thaáp V A = VB = 1 Khi tuï C naïp ñieän, ñieän aùp VB giaûm daàn, toác ñoä giaûm ñöôïc quyeát ñònh bôûi tuï C vaø R. VTH laø ñieän aùp ngöôõng cuûa IC 2 Ñieän trôû RP ñaët vaøo maïch nhaèm muïc ñích choáng laïi quaù doøng taïi ngoõ vaøo IC 2 vaø ñöôïc choïn khoaûng 10 ñeán 100K d) Maïch 4. Maïch ña haøi phi oån ñoái xöùng R1 Q C2 R3 C1 R2 /Q Hình 6.42. Ña haøi phi oån ñoái xöùng Hai tuï C laø maïch hoài tieáp döông ñeå taïo dao ñoäng. Caùc ñieän trôû R1, R2, R3 ñöôïc choïn ñeå duy trì ñieän aùp ôû ngoõ vaøo cuûa 2 coång gaàn möùc ñieän aùp ngöôõng neân khi tuï ñieän naïp xaû, ñieän aùp ngoõ vaøo dao ñoäng treân möùc ñieän aùp ngöôõng laøm ñieän aùp ngoõ ra dao ñoäng giöõa hai möùc 0 vaø 1 Giaû söû taïi thôøi ñieåm ñaàu Q=0 vaø Q = 1 , tuï C1 naïp taïo doøng qua R1 laøm ñieän aùp ngoõ vaøo coång 1 ôû möùc cao. Khi tuï C1 naïp ñaày thì maát doøng qua R1 daãn ñeán ngoõ vaøo coång 1 xuoáng 0 vaø Q=1. Tuï C2 luùc naøy naïp ñieän qua R2 daãn ñeán ngoõ vaøo coång 2 ôû möùc cao vaø ngoõ ra Q = 0 . Quaù trình cöù tieáp tuïc Ñieän trôû R1 thöôøng choïn baèng R2. Taàn soá dao ñoäng ñöôïc tính theo coâng thöùc: 1 f= 2( R1 + R3 )C Maïch chæ thích hôïp cho caùc taàn soá cao Nguyeãn Troïng Haûi Trang 116
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 e) Maïch 5. Dao ñoäng ña haøi ñôn oån duøng coång NOT Hình 6.33. Ña haøi ñôn oån duøng coång NOT Giaû söû ban ñaàu ngoõ vaøo coång ñaûo A ôû möùc thaáp (ngoõ ra A seõ ôû möùc cao), xuaát hieän doøng qua Cy → Ry → Dy → ngoõ ra coång ñaûo B Do taïi thôøi ñieåm ñaàu, VCy = 0 , Cy coù theå ñöôïc xem laø ngaén maïch vaø vì vaäy, ngoõ vaøo coång B ôû möùc 1 Khi tuï Cy naïp ñieän, Vc taêng daãn ñeán ñieän aùp ngoõ vaøo coång B giaûm vaø khi qua ngöôõng logic (VIL) thì ngoõ vaøo B ôû möùc thaáp → ngoõ ra B ôû möùc 1 vaø ñaët möùc 1 ôû cathode cuûa diode neân quaù trình naïp cuûa tuï Cy chaám döùt Nguyeãn Troïng Haûi Trang 117
Bài giảng Kỹ thuật Xung Chương 6 Do VCx ban ñaàu = 0 neân khi ngoõ ra B ôû möùc cao thì ngoõ vaøo A ôû möùc cao. Tuï Cx baét ñaàu naïp qua Rx vaø Dx. Quaù trình giaûi thích töông töï Hình 6.34 Thôøi gian toàn taïi xung ñöôïc quyeát ñònh bôûi C, R vaø ñieän aùp ngöôõng VT Thôøi gian ñeå ñieän aùp ñaït ñeán ñieän aùp ngöôõng Giaù trò TL vaø TH (thôøi gian ôû möùc cao vaø möùc thaáp) phuï thuoäc vaøo giaù trò Rx, Cx, Ry, Cy 1 Taàn soá dao ñoäng f = TL + TH Nguyeãn Troïng Haûi Trang 118