Luaän Aùn toát Nghieäp Moâ Hình Maùy Ño Taàn Soá
Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
45
Choïn heä soá khueách ñaïi cuûa maïch laø A1 = 100 vaø A2 = 3
Ñieän aùp ngoõ ra cuûa taàng thöù 1: V01 = A1 x Vin
Ñieän ra cuûa taàng thöù 2: V02 =A2 x V01
Khi ñieän aùp vaøo laø Vin = 10 mV thì ñieän aùp ngoõ ra V02 = 3 V vôùi
bieân ñoä tín hieäu naøy maïch ñeám ñaõ hoaït ñoäng.
Ñoái vôùi nhöõng tín hieäu coù taàn soá thaáp dung khaùng XC1 raát lôùn so
vôùi ñieän trôû R1 vaø heä soá khueách ñaïi giaûm. Khi taàn soá tín hieäu taêng
thì dung khaùng XC1 giaûm laøm cho heäsoá khueách ñaïi taêng leân. Giôùi
haïn taàn soá thaáp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
f gh = 1
22 1
rR C
R2 =1k ,
C1 = = 0.1 F
Heä soá cuûa maïch khueách ñaïi khoâng ñaûo A = 1 + R
R
3
1
1 + R
R
3
2
= 100
R3 = 99 R2
R3 = 99 k
Choïn R1 = R2 ñeå nhaèm muïc ñích buø aûnh höôûng cuûa doøng ngoõ vaøo,
töông töï tính cho taàng khueách sau vôùi heä soá khueách ñaïi A2 = 3
1 + R
R
4
5
= 3
R4 = 2 R5 = 2 k
Thoâng soá kyõ thuaät vi maïch 741 taïi ñieän aùp cung caáp 15 V
Ñieän aùp offset 1 mV(max 5 mV)
Doøng ñieän offset 20 nA (max 200 nA )
Doøng ñieän phaân cöïc 80 n ( max 500 ma )
Toång trôû ngoõ ra 75
Common mode rejection 90 db ( min 70 db )
Slew rate 0.5
Luaän Aùn toát Nghieäp Moâ Hình Maùy Ño Taàn Soá
Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
46
Coù maïch boå chính taàn soá beân trong, khoâng caàn theâm RC beân ngoaøi.
Coù khaû naêng baûo veä ngaén maïch, doøng ngoõ ra tôùi haïn taïi 25 mA.
Ñieän aùp sai bieät toái ña giöõa hai ngoõ vaøo laø 30 V.
Coù maïch chænh ñieän aùp offset ngoõ ra.
2 . Maïch giôùi haïn bieân ñoä tín hieäu ngoõ vaøo:
Khi bieân ñoä tín hieäu ngoõ vaøo lôùn hôn 5Vp-p thì maïch khoâng theå hoaït
ñoäng, trong maïch naøy giôùi haïn bieân ñoä tín hieäu cao nhaát cho pheùp laø 15V.
Tín hieäu ngoõ vaøo vi maïch soá coù bieân ñoä laø 5V, doøng ngoõ vaøo laø 10 mA.
Khi tín hieäu ngoõ vaøo laø Vi = 15 V
R1=V V
I
i
L
0=15 5
10
= 1K
Khi tín hieäu ngoõ vaøo laø Vi = 10 V
R2 = 5
10 = 500
Bieân ñoä tín hieäu ngoõ vaøo ta khoâng môû roäng leân giôùi haïn cao hôn vì
trong thí nghieäm ño löôøng ñieän thöôøng laøm vieäc vôùi möùc ñieän aùp thaáp töø 15 V
trôû xuoáng. Ba led phaùt quang chæ baùo coù tín hieäu ngoõ vaøo ñoàng thôøi giôùi haïn
möùc ñieän aùp tín hieäu ngoõ vaøo laø 5V. Diode zener xen caùc thaønh phaàn nhieãu
coù bieân ñoä vöôït quaù 5Vp-p
Nhö vaäy trong maïch giôùi haïn bieân ñoä tín hieäu ngoõ vaøo coù 4 caáp giôùi
haïn 15V - 10V - 5V -10mV. Chuùng ta coù theå öôùc löôïng bieân ñoä tín hieäu caàn
ño taàn soá ñeå choïn caáp giôùi haïn cho phuø hôïp.
3 . Maïch chænh daïng xung tín hieäu ngoõ vaøo:
Maïch ñeám laøm vieäc vôùi tín hieäu daïng xung coù hai möùc logic phaân
bieät roõ raøng neân tín hieäu caàn ño taàn soá coù daïng sin hoaëc nhöõng tín hieäu xung
bò meùo daïng caàn ñöôïc chænh daïng cho thaønh xung vuoâng tröôùc khi ñöa vaøo
maïch ñeám. ÔÛ ñaây ta duøng coång naûy schmitt trigger CMOS coù hai möùc ngöôõng
giao hoaùn ñeå chænh daïng soùng tín hieäu ngoõ vaøo.
Trigger schmitt boä coù caáu taïo phoå bieán nhaát vaø thöôøng toû ra hieäu quaû
ñoái vôùi caùc öùng duïng hieän nay, trigger schmitt ñöôïc caáu thaønh töø moät coång
logic vôùi hai möùc ngöôõng chuyeån maïch.
Luaän Aùn toát Nghieäp Moâ Hình Maùy Ño Taàn Soá
Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
47
Bieân ñoä cuaû caùc vöôït möùc tín hieäu caàn söaû ñoåi seõ cao hôn ñoä treã cuaû
caùc tín hieäu ngoõ vaøo, song ta cuõng coù theå öùng duïng thoâng tin daïng soá ngoõ ra
ñeå trigger moät maïch soá khaùc nhö maïch ñeám hoaëc maïch ña haøi ñôn oån.
Ñoái vôùi coång ñaûo, khi ñieän theá vaøo nhoû öùng vôùi möùc thaáp thì ngoõ ra
laø ñieän theá lôùn öùng vôùi möùc cao. Khi ñieän theá taêng ñeán ngöôõng +VT (ñoái vôùi
CMOS laø khoaûng 50% VDD) söï giao hoaùn baét ñaàu vaø ngoõ ra chuyeån xuoáng
möùc thaáp. Neáu ñieän theá ngoõ vaøo giaûm thaáp thì ñöôøng giao hoaùn khi ñieän theá
giaûm truøng vôùi ñöôøng giao hoaùn khi ñieän theá taêng.
Ñoái vôùi coång schmitt trigger ngöôõng giao hoaùn khi ñieän theá ngoõ vaøo
taêng laø +VT vaø ngöôõng giao hoaùn khi ñieän theá ngoõ vaøo giaûm laø –VT khoâng
truøng nhau khieán ñöôøng giao hoaùn khi ñieän theá vaøo taêng vaø ñöôøng giao hoaùn
khi ñieän theá vaøo giaûm khoâng truøng nhau, sai bieät giöõa hai ngöôõng +VT ñeán -
VT ñöôïc goïi laø ñoä treã. Keát quaû laø ta coù daïng xung vuoâng ôû ngoõ ra maïch naûy
schmitt trigger, daïng soùng goàm duùng hai xung (xung höôùng döông vaø xung
höôùng aâm) nhö daïng xung cuaû tín hieäungoõ vaøo maëc daàu daïng soùng vaøo raát
meùo daïng vaø coù laãn nhieãu.
Trong maïch naøy ta choïn coång schmitt trigger thuoäc hoï CMOS
CD40106 coù 6 coång schmitt trigger coù ñaûo, duøng coâng ngheä CMOS coång
silicum ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä cao töông töï nhö TTL-LS nhöng coâng suaát tieâu thuï
thaáp.
Sô ñoà chaân cuaû IC 40106:
Luaän Aùn toát Nghieäp Moâ Hình Maùy Ño Taàn Soá
Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
48
Moät soá ñaëc ñieåm cuaû IC 40106:
Soá fan out: 10 taûi TTL-LS
Khoaûng nhieät ñoä laøm vieäc roäng: 40 ñeán 85 C
Thôøi gian trì hoaõn vaø thôøi gian chuyeån tieáp caân xöùng
Thôøi haèng taêng vaø thôøi haèng giaûmcuaû tín hieäu vaøo khoâng giôùi haïn
Ñieän aùp nguoàn cung caáp töø 3V ñeán 10V
Ñoä mieãn nhieãu möùc thaáp 37% VCC, ôû möùc cao 51% VCC, khi VCC = 5V
V./ MAÏCH ÑEÁM VAØ GIAÛI MAÕ:
1./ Maïch ñeám:
Trong maïch naøy choïn IC 4518B ñeå keát noái maïch ñeám, IC naøy thuoäc
hoï CMOS bao goàm hai maïch ñeám thaäp phaân ñoàng boä beân trong. Moãi maïch
ñeám coù hai ngoõ vaøo xung clock, moät ngoõ taùc ñoäng caïnh xuoáng, moät ngoõ taùc
ñoäng caïnh leân, tuyø theo yeâu caàu söû duïng maø ta choïn ngoõ vaøo xung taùc ñoäng
caïnh leân hay taùc ñoäng caïnh xuoáng.
Baûng traïng thaùi:
CP0 CP1 MR kieåu hoaït ñoäng
H L Ñeám leân
L L Ñeám leân
X L Khoâng ñoåi
X L Khoâng ñoåi
L L Khoâng ñoåi
H L Khoâng ñoåi
X X H RESET
Luaän Aùn toát Nghieäp Moâ Hình Maùy Ño Taàn Soá
Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
49
Chöùc naêng caùc cuûa IC 4518B:
- CP0a ,CP0b : ngoõ vaøo xung clock taùc ñoäng caïnh leân.
- CP1a, CP1b : ngoõ vaøo xung clock taùc ñoäng caïnh xuoáng.
- Mra ,Mrb : ñaët laïi (Reset).
- Q0a ñeán Q3a : ngoõ ra BCD.
- Q0b ñeán Q3b : ngoõ ra BCD.
Trong maïch ño taàn soá naøy duøng 4 LED ñeå hieån thò nhö vaäy soá lôùn
nhaát coù theå hieån thò ñöôïc laø 9999 HZ.Ñeå ñöôïc keát quaû naøy ta phaûi söû duïng 4
maïch ñeám 10 gheùp laïi vôùi nhau IC 4518B goàm hai maïch ñeám 10 neân chæ
duøng 2 IC laø coù theå ñaùp öùng ñöôïc soá ñeám yeâu caàu, söû duïng IC4581B maïch trôû
neân ñôn giaûn hôn. Boä ñeám naøy, coù coâng suaát tieâu taùn thaáp, ñoä mieãn nhieãu cao
45% Vdd:
- Ñieän aùp cung caáp 3 ñeán 18VDC.
- Doøng ñieän tónh laø 5nA ôû möùc ñieän aùp cung caáp laø 5VDC.
- Daïng maïch ñöôïc keát noái nhö sau: