Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 2 - Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Đình Phú

Giáo trình Kỹ thuật xung: Phần 2 gồm có các chương như sau: Chương 4 trình bày các mạch xén tín hiệu gồm có mạch xén nối tiếp, mạch xén song song, xén âm, xén dương, xén 2 mức độc lập, mạch xén thực tế và mạch xén dùng transistor. Chương 5 trình bày mạch kẹp hay còn gọi là mạch dơi tín hiệu, đặc biệt quan trọng là các mạch kẹp với tải là điện dung, tải là cuộn dây. Chương 6 trình bày mạch dao động đa hài, mạch đơn ổn dùng op-amp, dùng IC chuyên dùng 555, mạch dao động dùng vi mạch số, mạch Schmitt trigger và mạch dao động đa hài dùng các linh kiện có vùng điện trở âm. Mời các bạn cùng tham khảo.

Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương GIỚI THIỆU MẠCH XÉN MẠCH XÉN NỐI TIẾP MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA BẰNG NỮA BÁN KỲ DƯƠNG MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜ IMNGƯỢNG CẮT LÊN HC P T t – DỜI NGƯỢNG CẮT XUỐNG MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ hDƯƠNG t ua y K MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮhAaBÁ m N KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆU LÊN up S H MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA nLỚ NDHƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆU XUỐNG uo g r T MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HI©ỆU RA BẰNG NỮA BÁN KỲ ÂM uyen q n a MẠCH XÉN NỐIBTIẾP – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI NGƯỢNG CẮT LÊN MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI NGƯỢNG CẮT XUỐNG MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆU LÊN MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆU XUỐNG MẠCH XÉN SONG SONG MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA BẰNG NỮA BÁN KỲ Â M MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI MẶT CẮT XUỐNG MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI MẶT CẮT LÊN MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆU XUỐNG MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ ÂM – DỜI TÍN HIỆU LÊN MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA BẰNG NỮA BÁN KỲ DƯƠNG MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI MẶT CẮT LÊN MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI MẶT CẮ T XUỐNG MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆU LÊN MẠCH XÉN SONG SONG – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆU XUỐNG MẠCH XÉN VỚI DIODE THỰC TẾ Điện áp V Điện trở rd Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén SPKT – Nguyễn Đình Phú Khảo sát ảnh hưởn g điện dung liên cực Cd MẠCH XÉN DÙNG TRANSISTOR MẠCH XÉN GHÉP CỰC PHÁT DÙNG TRANSISTOR MẠCH XÉN DÙNG OP – AMP MẠCH NẮN CHÍNH XÁC – XEM NHƯ DIODE LÝ TƯỎNG MẠCH NẮN CHÍNH XÁC CÓ NGUỒN DC MẠCH XÉN MỨC ĐỘC LẬP BÀI TẬP u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B 80 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình SPKT – Nguyễn Việt Hùng 4-1 Mạch xén bỏ bán kỳ âm, lấy bán kỳ dương 4-2 Dạng sóng vào mạch xén bỏ bán kỳ âm, lấy bán kỳ dương 4-3 Đặc tuyến vào 4-4 Ngưỡng cắt tín hiệu 4-5 Dạng sóng vào với diode lý tưởng 4-6 Đặc tuyến vào diode lý tưởng 4-7 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu nhỏ bán kỳ – dời ngưỡng cắt lên 4-8 Dạng sóng vào 4-9 Đặc tuyến vào 4-10 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu lớn bán kỳ – dời ngưỡng cắt xuống 4-11 Dạng sóng vào 4-13 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu nhỏ bán kỳ – dời tín hiệu lên 4-14 Dạn g sóng vào 4-15 Đặc tuyến vào 4-16 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu nhỏ bán kỳ – dời tín hiệu xuống 4-17 Dạng sóng vào 4-18 Đặc tuyến vào M 4-19 Mạch xén bỏ bán kỳ dương, lấy bán kỳ âm HC P T uat 4-20 Dạn g sóng vào y th K am u ph 4-21 Đặc tuyến vào S H gD 4-22 Mạch xén nối tiếp © Truon en qouyra 4-23 Dạn g sóng n a B 4-24 Đặc tuyến vào 4-25 Mạch xén nối tiếp 4-26 Dạn g sóng vào 4-27 Đặc tuyến vào 4-28 Mạch xén nối tiếp 4-29 Dạn g sóng vào 4-30 Đặc tuyến vào 4-31 Mạch xén nối tiếp 4-32 Dạn g sóng vào 4-33 Đặc tuyến vào 4-34 Mạch xén bán kỳ dương, lấy bán kỳ âm 4-35 Dạn g sóng vào mạch xén 4-36 Đặc tuyến vào 4-37 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời mặt cắ t xuống 4-38 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời mặ t cắt lên 4-39 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời tín hiệu xuống 4-40 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời tín hiệu lên 4-41 Mạch xén bán kỳ âm, lấy bán kỳ dương 4-42 Dạn g sóng vào mạch xén 4-43 Đặc tuyến vào 4-44 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời mặ t cắt xuống 4-45 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời mặ t cắt lên Kỹ thuật xung 81 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình SPKT – Nguyễn Đình Phú 4-46 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời tín hiệu xuống 4-47 Mạch xén lấy bán kỳ âm – dời tín hiệu lên 4-48 Hình cho ví dụ 4-1 4-49 Mạch vẽ lại 4-50 Dạn g sóng vào ví dụ 4-1 4-51 Dạng sóng vào ví dụ 4-2 4-52 Mạch vẽ lại lần 4-53 Mạch vẽ lại lần 4-54 Dạn g sóng 4-55 Hình ví dụ 4-3 4-56 Mạch vẽ lại lần 4-57 Mạch vẽ lạ i lần 4-58 Dạn g sóng vào 4-59 Mạch vẽ lại lần 4-60 Mạch vẽ lại lần 4-61 Dạn g sóng 4-62 Mạch tương đương thực tế Diode M 4-63a Mạch xén nối tiếp Hình 4-63b Mạch xén nối tiế pH.C P T uat 4-64 Dạn g sóng thực tế Diode y th K am 4-65 Mạch điện thực tế Diode.H Su ph D 4-66 Dạn g sóng vào Truong en © 4-67 Mạch xén dù nqguytransistor n a B 4-68 Dạn g sóng vào 4-69 Mạch xén ghép cực phát 4-70 Đặc tuyến mạch xén 4-71 Mạch xén dùn g transistor 4-72 Đặc tuyến vào 4-73 Mạch xén có nguồn DC 4-74 Đặc tuyến 4-75 Mạch tương đương thực tế Diode 4-76 Đặc tuyến vào tín hiệu vào 4-77 Dạng sóng vào 4-78 Mạch tương đương thực tế Diode 4-79 Mạch tương đương thực tế Diode 82 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn SPKT – Nguyễn Việt Hùng Chương 4: Mạch xén I GIỚI THIỆU MẠCH XÉN: Mạch xén mạch cắt bỏ phần tín hiệu ngõ vào mà không làm méo dạng phần tín hiệu lại Mạch chỉnh lưu bán kỳ dạng mạch xén đơn giản sử dụng diode điện trở Có loại mạch xén nối tiếp song song Mạch xé n nối tiếp diode mạch mắc nối tiếp với tải, mạch xén song song diode mắc song song với tải Đối với diode thường xem điện đáp để diode dẫn phải thoả điều kiện VD  V , diode tắt VD  V Trong VD điện áp diode, V điện áp ngưỡng II MẠCH XÉN NỐI TIẾP: MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA BẰNG NỮA BÁN KỲ DƯƠNG: Hình 4-1 trình bày mạch xén đơn giản sử dụng diode điện trở R u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 4-1 Mạch xén bỏ bán kỳ âm, lấy bán kỳ dương Cho tín hiệu vào sóng sin tín hiệu bị cắt bỏ phần tín hiệu âm Dạng sóng tín hiệu vào hình 4-2: Hình 4-2 Dạng sóng vào mạch xén bỏ bán kỳ âm, lấy bán kỳ dương Kỹ thuật xung 83 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén SPKT – Nguyễn Đình Phú Nguyê n lý hoạt động: Ta có phương trình: vi  VD  VR  Suy điện áp diode: VD  vi  VR Điều kiện để diode tắt VD  V hay Và điện áp vo  RiR  0V Vậy điều kiện để diode dẫn là: Và điện áp VD  vi  V dòng vi  V vo  RiR  vi  V Ngưỡng xén mạch xén giá trị V : phần tín hiệu lớn V qua, tín hiệu nhỏ V bị xén Đặc tuyến vào hình 4-3 u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q Ban Hình 4-3 Đặc tuyến vào Có thể xem mạch xén có ngưỡng cắt hình 4-4: phần tín hiệu nằm “ngưỡng cắt” cho qua, tín hiệu nằm ngưỡng cắt bị xén Hình 4-4 Ngưỡng cắt tín hiệu Nếu xem diode lý tưởng bỏ qua điện đáp rơi diode (xem V  0V ) : Khi tín hiệu vào vi  0V diode dẫn xem ngắn mạch, điện áp vo  RiR  vi Khi tín hiệu vào vi  0V diode tắt xem hở mạch, khô ng có dòng điện nên điện áp vo  RiD  0V Dạng sóng đặc tuyến vào mạch diode lý tưởng hình 4-5 4-6 84 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn SPKT – Nguyễn Việt Hùng Chương 4: Mạch xén Hình 4-5 Dạng sóng vào với diode lý tưởng u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q Ban4-6 Đặc tuyến vào diode lý tưởng Hình MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI NGƯỢNG CẮT LÊN: Hình 4-7 trình bày mạch xén sử dụng diode, điệ n trở R nguồn  VDC Hình 4-7 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu nhỏ bán kỳ – dời ngưỡng cắt lên Khi xuất nguồn  VDC xem ngưỡng cắt bị dời lên giá trị V  VDC Cho tín hiệu vào sóng sin tín hiệu bị cắt bỏ phần tín hiệu âm nhỏ V  VDC Dạng sóng tín hiệu vào hình 4-8: Kỹ thuật xung 85 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén SPKT – Nguyễn Đình Phú M Hình 4-8 Dạng sóng vào HC P T uat Nguyê n lý hoạt động: y th K pham0 SuVDC vi  VD DVHR  Ta có phương trình: ng Truo v  V  V © Suy điện áp diode: V n D i R DC quye Ban Điều kiện để diode tắt VD  V hay VD  vi  VDC  V dòng Hay vi  VDC  V Và điện áp vo  RiR  VDC  VDC Vậy điều kiện để diode dẫn là: Và điện áp vi  VDC  V vo  RiR  VDC  vi  V Ngưỡng xén mạch xén giá trị VDC  V : phần tín hiệu lớn VDC  V qua, tín hiệu nhỏ VDC  V bị xén Đặc tuyến vào hình 4-9 Hình 4-9 Đặc tuyến vào Nếu xem diode lý tưởng bỏ qua điện đáp rơi diode (xem VD  V  0V ) : 86 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén Khi tín hiệu vào vi  VDC vo  RiD  VDC  vi SPKT – Nguyễn Việt Hùng diode dẫn xem ngắn mạch, điện áp Khi tín hiệu vào vi  VDC diode tắt xem hở mạch, dòng điệ n nên điện áp vo  RiD  VDC  VDC MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA LỚN HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI NGƯỢNG CẮT XUỐNG: Hình 4-10 trình bày mạch xén sử dụng diode, điện trở R nguoàn  VDC M HC P T uat y athbán kỳ – dời ngưỡng cắt xuống K Hình 4-10 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu lớn nữ am u ph S H thể xem ngưỡng cắt bị dời xuốn g giá trị Khi xuất nguồn  VDC có ng D o u r T ng sin tín hiệu bị cắt bỏ phần tín hiệu âm nhỏ bằngV  VDC Cho tín hiệu vàyoen là©só u q an V  VDC Dạng sóng tínBhiệu vào hình 4-11: Hình 4-11 Dạng sóng vào Nguyê n lý hoạt động: Ta có phương trình: vi  VD  VR  VDC  Suy điện áp diode: VD  vi  VR  VDC Kỹ thuaät xung 87 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương 4: Mạch xén SPKT – Nguyễn Đình Phú Điều kiện để diode tắt VD  V hay Hay vi  VDC  V Và điện áp vo  RiR  VDC  VDC Vậy điều kiện để diode dẫn là: Và điện áp VD  vi  VDC  V dòng vi  VDC  V vo  RiR  VDC  vi  V Ngưỡng xén mạch xén giá trị  VDC  V : phần tín hiệu lớn  VDC  V qua, tín hiệu nhỏ  VDC  V bị xén Đặc tuyến vào hình 4-12 M P HC uat T h Ky t m a h Su p H D Hình 4-12 Đặ c tuyế n vào uong r T n© Nếu xem diode lýntưở quyneg bỏ qua điện đáp rơi diode (xem V  0V ) : a B Khi tín hiệu vào vi  VDC diode dẫn xem ngắn mạch, điện áp vo  RiD  VDC  vi Khi tín hiệu vào vi  VDC diode tắt xem hở mạch, dòng điệ n nên điện aùp vo  RiD  VDC  VDC MẠCH XÉN NỐI TIẾP – TÍN HIỆU RA NHỎ HƠN NỮA BÁN KỲ DƯƠNG – DỜI TÍN HIỆU LÊN: Hình 4-13 trình bày mạch xén sử dụng diode, điện trở R nguồn  VDC Hình 4-13 Mạch xén nối tiếp – tín hiệu nhỏ bán kỳ – dời tín hiệu lên 88 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Dạng sóng VB1 , VC1 , VB , VC hình 6-35 u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-35 Dạn g sóng Chu kỳ dao động mạch gồm T  T1  T2 với T1  0,693 RB 2C1 T2  0,693 RB1C2 Trong trườ ng hợp đặc biệt chọn RB1  RB  RB C1  C  C chu kỳ dao động mạch T  1, RBC MẠCH ĐƠN ỔN GHÉP CỰC THU DÙNG TRANSISTOR: Sơ đồ mạch đơn ổn ghép cực thu hình 6-36 173 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-36 Sơ đồ mạch đơn ổn ghép cực thu Hoạt động mạch sau: Mạch đơn ổn xem mạch ngắt dẫn ghép với nhau:  Cực mạch dùng transistor T1 ghép với cực thu transistor T2 qua RB1 Cực transistor T2 ghép ac với cực thu transistor T1 qua tụ C HCM P T Mạch thiết kế để chế độ xác lập cho: huat t y K pham  Transistor T1 taét u S H ng D o u r  Transistor T2 dẫn bảo nhoà © T ye u q Baon hoà giá trị R R Transistor T2 dẫn bả C chọn để thoả điều kiện B1  I B  I CSat , VCE  0,2V Do ghép trực tiếp với transistor T1 qua điện trở R B1 nên ta có VCET  0, 2V  VBET  V nên làm cho T1 tắt Điện áp mạch trạng thái ổn định Vo  VCET  0,2V Tụ C nạp điện với theo chiều dòng điện chạy từ nguồn qua RC , qua C , qua mối nối BET GND – điện áp tụ C tăng dần điện áp nguồn cung cấp VCC Khi có xung kích dương vào cực B transistor T1 làm T1 chuyển từ trạng thái dẫn ngưng dẫn sang trạng thái dẫn bảo hoà tụ C bắt đầu xả điện làm phân cực ngược mối nối BET nên làm tắt transistor T2 – điện áp Vo  VCC Khi transistor T2 tắt điện áp VCT  VCC làm cho transistor T1 tiếp tục dẫn bảo hoà Khi transistor T2 trạng thái tắt, T1 dẫn tụ C xả hết điện tụ C nạp điện theo chiều dòng điện chạy từ nguồn qua R , qua C , qua moái noái CET GND – điện áp tụ C tăng dần VC  V làm transistor T2 dẫn bảo hoà trở lại – khoá transistor T1 ngõ trở lại trạng thái Vo  VCET  0,2V chờ nhận xung kích Dạng sóng xung kích, cực B tín hiệu hình 6-37 174 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-37 Các dạng sóng: VB2, Vxk, VCE Tính thời gian tồn xung đơn ổ n: để tính phải dời trục hình 6-38 Hình 6-38 Vẽ lại dạng sóng VB2 175 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú t    RC   vC (t )  2VCC 1  e    Phương trình nạp tụ: Tại t  VB  Tại t  t2  TX VB  VCC T  X   RC  2VCC 1  e    Hay T  X    1  e RC    Suy TX  0,693RC  0, RC Tương tự ta áp dụng phương pháp cho mạch bất ổn ta tìm T1  0,7 RC T2  0,7 RC Chu kỳ dao động T  T1  T2 M P HC uat T y th MẠCH ĐƠN ỔN GHÉP CỰC PHÁT DÙNG TRANSISTOR:pham K u DH S g n uo R Sơ đồ mạch đơn ổn hình 6-39, © Trmạch không dùng phản hồi qua B1 mà thông qua điện n e y qu trở cực phát RE Ban Hình 6-39 Mạch đơn ổn ghép cực phát Hoạt động mạch sau: Mạch thiết kế để chế độ xác lập cho:  Transistor T1 tắt  Transistor T2 dẫn bảo hoà Tụ C nạp điện với dòng điện chạy từ nguồn qua RC , qua C , qua mối nối BET , qua điện trở RE GND – điện áp tụ C tăng dần cho đế n điệ n áp nguồn cung cấp VCC Dòng điệ n chạy qua điện trở RE tạo nên điện áp VE  I ET RE khoá transistor T1 tắt 176 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Vo  VE  VCESatT mạch trạng thái xác lập Điện áp mạch Khi có xung kích dương làm transistor T1 dẫn bảo hoà – xem ngắn mạch, điện áp tụ C đặt lên mối nối BET làm tắt transistor T2 Vo  VCC mạch trạng thái bất ổn Điện áp mạch Khi transistor T1 dẫn bảo hoà dòng điện chạy qua điện trở RE tạo nên điện áp VE  I ET 1RE khoá transistor T2 tắt Sau tụ C phóng hết điện tụ C bắt đầu nạp điện với dòng điện chạy từ nguồn qua R , qua C , qua mối nối CET , qua điện trở RE GND – điện áp tụ C tăng dần VB  VC  VCESatT  VE VT  VE transistor T2 dẫn bảo hoà – khoá transistor T1 Vo  VCC mạch trở lại trạng thái xác lập chờ xung kích Điện áp mạch MẠCH TRIGGER SCHMITT: Sơ đồ mạch Trigger Schmitt hình 6-40 u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-40 Mạch trigger Schmitt Hoạt động mạch sau: Mạch thiết kế để chế độ xác lập cho:  Transistor T1 tắt  Transistor T2 dẫn bảo hoà Khi T1 tắt điện áp VCT có giá trị điện áp lớn nên qua mạch cầu phân áp RB1 , RB làm transistor T2 dẫn bảo hoà, đồng thời điện áp VE  I ESatT RE khoá T1 tiếp tục tắt Điện áp mạch Vo  VE  VCESatT Khi điện vào tăng dần Vi  VKT - ngưỡng kích transistor T1 dẫn , điện áp VCT giảm làm tắt transistor T2, dòng qua điện trở RE khoá transistor T2 tiếp tục tắt Điện áp mạch Vo  VCC 177 Kỹ thuaät xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Khi điện vào giảm dần Vi  VKT - ngưỡng kích transistor T1 tắt, điện áp VCT tăng làm transistor T2 dẫn bảo hoà, dòng qua điện trở RE khoá transistor T1 tiếp tục tắt Vo  VE  VCESatT Điện áp mạch VI MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG CÁC LINH KIỆN CÓ VÙNG ĐIỆN TRỞ ÂM: Các linh kiện có đặc tuyến vôn ampe hình chữ S hay chữ N – có vùng điệ n trở âm dùng làm mạch song ổn, đơn ổn bất ổn Phần giới thiệu lại linh kiện có vùng điện trở âm DIODE TUNNEL: 19 Diode tunnel diode P-N có nồn g độ tạp chất cao: mật độ 10 17  10 20 / cm so với diode thường mật độ 10 / cm Diode có đặc tuyến von-ampe hình 6-41 u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-41 Ký hiệu đặc tuyến von-ampe diode tunnel Các giá trị : I p , v p : dòng điện điện áp đỉnh diode I v , vv : dòng điện điện áp thung lũng vF : giá trị điện áp cần thiết để đỉnh diode Các ưu điểm:  Tốc độ làm việc cao  Tiêu hao lượng thấp sơ đồ đơn giản  Điện áp làm việc thấp Khuyết điểm:  Mạng cực nên vấn đề phân cách tầng khó  Phạm vi sử dụng BJT vi mạch 178 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài Mạch tương đương diode tunnel hình 6-42 SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-42 Mạch tương đương diode tunnel UJT – TRANSISTOR ĐƠN NỐI: Có loại UJT thông thường, PUJT (programmable UJT) Ký hiệu cho loại hình 6-43: u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-43 Kí hiệu UJT PUJT Trong phần ta nghiên cứu loại UJT thông thườ ng: Cấu tạo UJT, ký hiệu mạch tương đương hình 6-44 Hình 6-44 Cấu tạo, kí hiệu mạch tương đương UJT Với RBB  k  10k  RB1  RB Hệ số  Và VP  VBB  V RB1 R  B1 RB1  RB RBB Sơ đồ mạch đặc tuyến UJT hình 6-45: 179 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-45 Sơ đồ mạch đặc tuyến UJT DIODE LỚP: Cấu tạo, ký hiệu mạch tương đương diode lớp hình 6-46: u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-46a Diode lớp Hình 6-46b Diode lớp Hình 6-46c Đặc tuyến Diode lớp ỨNG DỤNG CỦA CÁC LINH KIỆN CÓ VÙNG ĐIỆN TRỞ ÂM ĐỂ TẠ O MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI: a Đặc tính vùng điện trở âm: Từ dạng đặc tính vùng điệ n trở âm kiể u chữ N diode tunnel, ta xây dựng dạng mạch khống chế điện áp dạng đặc tính vùng điện trở âm kiểu chữ S UJT, diode NPNP, SCS ta xây dựng dạng mạch khống chế dòng điện Đặc tuyến hình chữ N hình chữ S hình 6-47 180 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-47 Đặc tuyến hình chữ N hình chữ S b Mạch nguyên lý: Ta khảo sát mạch điện trở âm dùng dòng khống chế hình 6-48: u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-48 Mạch điện trở âm dùn g dòng khống chế đặc tuyến Điện áp v rơi trê n điện trở âm có phương trình điện áp: v  VDC  iR R (1) Với i dòng điện chạy qua linh kiện có vùn g điện trở âm Và iC dòng điện chạy qua tụ Với VDC  V1 : giá trị nguồn điện áp DC cụ thể Ở chế độ xác lập iC  nên i  iR Ta có đường tải DC với độ dốc  R Với VDC  V2 hay VDC  V3 ta xây dựng đường tải qua V2 V3 với độ dốc  R Từ sơ đồ nguyên lý hình 6-48 ta có: iR  iC  i  C dv i dt (2) 181 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Kết hợp phương trình (1) (2) ta CR dv  VDC  iR  v  dt (3) Nếu linh kiệ n (-r) hoạt động điểm X E với i  iE v  vE vE  iE R  VE hay VE  iE R  vE Nguồn DC cấp cho mạch lúc VDC  VS ta viết lại phương trình (3): CR dv  VS  VE dt X E (4) Từ phương trình (4) ta nhận thấy: Nếu linh kiện có (-r) hoạt động X E điện áp nguồ n V  VS dv dv  VS  VE  VS  VE dt dt Nhận xét: áp dụng nguyên lý vào mạch ta thấy: điện áp nguồn cung cấp đột ngột tăng ví dụ VS  V2 dv  VS  V2  VE  V1 điểm làm việc di chuyển bên phải dt M P HC uat T dọc theo chiều tăng v h Ky t m a ph Suban H Xem mạch hình 6-48, điện áp cung cấ p đầu cho mạch V1 với điểm làm việc ổn D ng o u r T định x1 Khi có điện áp hàm en ©c vào làm điện áp nguồn tăng đế n giá trị V2 làm dịch chuyển ybướ u q Ban đường tải qua khỏi điểm tới hạn A nhằm tạo trạng thái ổn định điểm x2 c Hoạt động chế độ đơn ổn: Áp dụng phương trình (4) A ta thấy dv  điểm làm việc có xu hướng tăng dt dần (di chuyển bên phải) để đạt x2 Nhưng điểm làm việc di chuyển theo hướn g AB theo hướng dv 0 dt nên phải chuyể n trạng thái đột ngột từ A đến A’ Áp dụng phương trình (4), A’ ta thấy dv  điểm làm việc di chuyển theo hướng dt A’B để đến x2 Lúc điện áp nguồn lại trở V1 điểm làm việc X1 khô ng theo hướng BA ( dv  ) mà phải giảm đột ngột theo BB’ điểm làm việc ổn định x1 Ta có hoạt dt động mạch đơn ổn 182 Kỹ thuaät xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Hình 6-49 Đặc tuyến hoạt động chế độ đơn ổn d Hoạt động chế độ song ổ n: Trong chế độ điện áp nguồn đường tải phải chọn cho đường tải cắt đặc tuyến von-ampe điểm X, Y, Z hình 6-50 M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Hình 6-50 Hoạt động song ổn Nếu ban đầu mạch ổn định X, xung vuôn g đặt vào nguồn VS đưa điểm làm việc theo chiều bên phải để đạt điểm làm việc ổn định Z, xung đủ lớn để dịch chuyển điểm làm việc qua khỏi A để đạt A’ Z Bây giờ, ổn định Z, ta đưa vào xung âm có độ lớn độ rộng đủ để Z chuyể n X thông qua BB’ B’X Ta có trạng thái ổn định tương ứng với giá trị xung kích dương âm e Hoạt động chế độ bất ổn: Trong chế độ điện áp nguồn đường tải phải chọn cho đường tải cắt đặc tuyến von-ampe điểm X hình 6-51 Cần phân biệt chế độ điểm làm việc X không ổn định – khác với trườn g hợp mạch song ổ n Do có tín hiệu nhiễu điểm làm việc có khuynh hướn g dời xa điểm X 183 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú Hình 6-51 Hoạt động bất ổn Khảo sát trường hợp điệ n áp nguồn VS tăng đến giá trị V1 : Vì V1  V nên dv  : điểm làm việc có khuynh hướ ng di chuyển đến điểm B dt M Và tương tự nế u V1  V điểm làm việc có khuynh hướng diTPchuyể HC n đến điểm A uat y thng qua hình 6-52 với phần tử có K Ngoài ta giải thích tính bất ổn hmạ c h thô am up S H vùng điện trở âm vùng (-r) V n0g ,Dmạch tương đương có số thời gian Truo ( rn) qRuyen ©   RC với R||  Ba Rr Hình 6-52 Mạch điện trở âm dùn g dòng khống chế  Khi có nhiễu điểm cân bị thay đổi, đáp ứng có dạng e  Khi r  R R||  : đáp ứng giảm theo hàm e t R||C t R||C trạng thái ổn định ổn định  Khi r  R R||  : đáp ứng tăng theo hàm e t R||C , điểm làm việc di chuyển xa khỏi trạng thái ổn định ban đầu Trở lại với hình 6-50 ta thấy Y ổ n định r  R|| 184 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Việt Hùng Trong hình 6-51, vị trí ban đầu X có xu hướn g di chuyể n A hay B tuỳ thuộc vào chiều kích thích Hệ thống có xu hướn g vẽ nên đường BB’AA’ theo chiều mũi tên mà khôn g cần kích thích bên f Mạch đa hài dùng điện áp khống chế mạch điện trở âm có hình chữ N: Xem hình 6-53 ta thấy tụ điện mắc song song thay cuộn dây nối tiếp với phần tử có vùng điện trở âm Hình 6-53a Mạch đa hài dùng điện áp khống chế u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 6-53b Đặc tuyến Việc xét ổn định điểm làm việc theo hướn g:  Từ hình 6-52a ta coù L di  V  iR  v dt (7) Nếu điểm làm việc tạm thời ôû X E ( iE , vE ) iE R  vE  VE Ta coù: L di  VS  VE dt X E Từ ta rút ra: linh kiện hoạt động X E điện áp nguồn VS dv  , VS  VE dt 185 Kỹ thuật xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Chương Mạch đa hài SPKT – Nguyễn Đình Phú dv  , VS  VE dt  Theo hướ ng ta xét mạch tương đương hình 6-54 để tìm đáp ứng Hình 6-54 Mạch tương đương Từ mạch điện đáp ứng có dạng hàm mũ e  t ( Rr ) L Hàm mũ có giá trị dương – trường hợp bất ổn r  R tương ứng với đườ ng tải Hàm mũ có giá trị âm – trường hợp ổn định r  R tương ứng với đường tải M HC P T Nhận xét: uat y th K am Sự khác biệt dạng đa hài dùungphđặ c tuyến hình chữ S (dùng dòng điện điề u S H D khiển) mạch đa hài dùng đặc tuyến hình g N là: nchữ Truo © n e S ta có bước nhảy dòng điện AA’BB’ Trong dạng đặc tuyến hình quychữ Ban Trong dạng đặc tuyến hình chữ N ta có bước nhảy điện áp AA’BB’ VII BÀI TẬP : end 186 Kỹ thuaät xung Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn [1] Robert Boylestad, Louis Nashelsky – Electronic devices ang circuit theory – Prentice Hall [2] Donal A Neamen - Electronic circuit analysis and design – McGraw Hill, 2001 [3] Donal L Schilling, Charles Belove - Electronic circuits discrete and intergrated - McGraw Hill, 1989 [4] Robert T Paynter - Introductory electronic devices and circuits - Prentice Hall [5] Theodore F Bogart, JR - Electronic devices ang circuits – Maxwell Macmillan, 1991 [6] Phaïm Minh Hà – Kỹ thuật điện tử [7] Lê Phi Yến – Kỹ thuật điện tử – Đại học Bách khoa TP.HCM M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn ... B 4 -2 4 Đặc tuyến vào 4 -2 5 Mạch xén nối tiếp 4 -2 6 Dạn g sóng vào 4 -2 7 Đặc tuyến vào 4 -2 8 Mạch xén nối tiếp 4 -2 9 Dạn g sóng vào 4-3 0 Đặc tuyến vào 4-3 1 Mạch xén nối tiếp 4- 32 Dạn g sóng vào 4-3 3... nguồn 5 -2 3 Khi diode dẫn – tụ nạp điện 5 -2 4 Khi diode tắt – tụ phóng điện 5 -2 5 Dạn g sóng vào 5 -2 6 Dạn g sóng vào 5 -2 7 Mạch kẹp cực transistor 5 -2 8 Mạch kẹp cực transistor 5 -2 9 Dạn g sóng vào 5-3 0... dụ 4 -2 4- 52 Mạch vẽ lại lần 4-5 3 Mạch vẽ lại lần 4-5 4 Dạn g sóng 4-5 5 Hình ví dụ 4-3 4-5 6 Mạch vẽ lại lần 4-5 7 Mạch vẽ lạ i lần 4-5 8 Dạn g sóng vào 4-5 9 Mạch vẽ lại lần 4-6 0 Mạch vẽ lại lần 4-6 1