Chương 3
Ki THUAT XUNG - SỐ
"Ki thuật xung - số" là thuật ngữ bao gồm một lĩnh vực khỏ rộng và quan trọng của ngành kĩ thuật điện tử - tin học Ngày nay trong bước phỏt triển nhảy vọt của kÍ thuật tự động húa, nú mang ý nghĩa là khõu then chốt, là cụng cụ khụng thể thiếu để giải quyết cỏc nhiệm vụ kỉ thuật cụ thể hướng tới mục đớch giảm cỏc chỉ phớ về năng lượng và thời gian cho một quỏ trỡnh cụng nghệ hay kớ thuật, nõng cao độ tin
cậy hay hiệu quỏ của chỳng ,
Trong chương này, do thời gian hạn chế, chỳng ta chỉ dộ cập tới một số vấn đề cú
tớnh chất cơ bản, mở đầu của kĩ thuật xung - số
3.1 KHÁI NIỆM CHUNG
3.1.1 Tớn hiệu xung và tham số
Tớn hiệu điện ỏp hay dũng điện biến đổi theo thời gian (mang nội dung của một
quỏ trỡnh thụng tin nào đú) cú hai dạng cơ bản : liờn tục hay rời rạc (giỏn đoạn)
Tương ứng với chỳng, tồn tại hai loại hệ thống gia cụng, xử lớ tớn hiệu cú những đặc
'điểm ki thuật khỏc nhau mang những ưu,
⁄ nhược điểm khỏc nhau là hệ thống liờn tục
i [- ƒx >|-#zg ô| (analog) và hệ thống rời rạc (digital) Nhiều
khi, do đặc điểm lịch sử phỏt triển và để”: phỏt huy đầy đủ ưu thế của từng loại ta gặp
y - ; t trong thực tế hệ thống lai ghộp kết hợp cả
L7 | việc gia cụng xử lớ hai loại tớn hiệu trờn
Đối tượng của chương này chỉ đề cập tới
⁄ ơ loại tớn hiệu rời rạc theo thời gian gọi là tớn
ơ1 hiệu xung -
LN id t Dạng cỏc tớn hiệu xung thường gap cho
b) Ly vị trờn hỡnh 3.1 Chỳng cú thể là một dóy xung
2 Ị tuần hoàn theo thời gian với chu kỡ lặp lại
tu tinge T, hay chỉ là một xung đơn xuất hiện một
lần, cớ cực tớnh dương, ẩm hoặc cực tớnh
thay, đổi ‘
€} — ?' Hỡnh 3.2 chỉ ra một xung vuụng thực tế
với cỏc đoạn đặc trưng : sườn trước, đỉnh và Hỡnh 3.1 : Cỏc dang tớn hiệu xung sườn sau Cỏc tham số cơ bõn là biờn độ,
a) Day xung vuụng ;
b) Dóy xung lam giỏc (răng cưa) ; i
c) Day xung ham mit (xung kim) sut dinh J
độ rộng xung, độ rộng sườn trước và sau, độ
Trang 2‘Sy lon bang cach chon E,
Từ đố cú nhận xột sau :
-— Cú thể dộ dang dat được mức tham số R,, Rp thớch hợp
- Do óĂ thường nhỏ, cần phải
quan tõm đặc biệt tới việc
nõng cao tớnh chống nhiễu với mức thấp Vè trị số điện ỏp ra rạn = Ucgpp thực tế khụng thể
giảm được, muốn ŠĂ tăng, cần
tăng mức Ủ, (xem biểu thức 3.2)
Muốn vậy, người ta đưa vào mạch bazơ một hoặc vài điụt hoặc nối vào đú một mạch phõn ỏp (h.3.5 a, b va c) + % c Và Cỏc vain bat hoa Yung khod (cộl dong) Uce 82 ˆ /yứð (V) hot Un 2 3 Hinh 3.4 : Đặc myến truyền dat ctia wanzito khộa + ee
Hinh 3.5 : Cỏc biện phỏp nõng cao Sy
Những biện phỏp nờu trờn nhất thiết
cần sử dụng khi dựng tranzito Gecmani làm phần tử khúa vỡ Ugr để mở tranzito phần lớn nhỏ hơn ÙCEbn Trong mạch 3.ửa điện trở R¿ để nối mạch đồng ngược tiếp giỏp với BC và mạch 3.5e Rạ được
nối với một nguồn I chiều điện thế õm
với mục đớch để tranzito khúa chắc hơn
khi khụng cú xung điều khiển ở lối vào
'e~ Một điểm cần lưu ý là khi sử dụng
tranzito làm phần tử khúa cần chỳ ý tới
cỏc tớnh chất động (quỏ độ) của mạch và
yờu cầu cơ bản là cần nõng cao: tớnh tỏc
động nhanh của khúa Khi do biện phỏp cơ bản là ngăn ngừa hiện tượng bóo hũa -
sõu của tranzito bằng cỏc giải phỏp kĩ
thuật mạch (xem [1], [2})
Thụng thường, tớnh chất tần số của
„khúa được biểu thị bởi cỏc tham số trung
‘binh vộ thời gian trễ tớn hiệu (h.3.6) 156 Ura a\ oUt fF rk i | 40% T | † | ý —=|8~— a 3; |—
Hỡnh 36: Xỏc dịnh thời gian trễ của mạch khúa trong đú 1Ị thời gian trỄ sườn trước
Trang 3Cỏc giỏ trị rị, ra thường nhỏ (108 - 107's) nhưng khụng thể bỏ qua đặc biệt là 7a liờn quan tới thời gian hồi phục điện trở ngược khi chuyển tranzito từ mở sang khúa khi quan tõm tới tớnh làm việc đồng bộ (nhịp nhàng) giữa cỏc khối hoặc cỏc sơ
đồ khỏc nhau khớ thực hiện một nhiệm vụ xử lớ tin cụ thể, điều này càng quan trọng
trong cỏc hệ thống điều khiển, tớnh toỏn vỉ khi ghộp nối giữa cỏc khối hoặc cỏc mạch,
thời gian trễ này bị cộng tớch lũy -
e Một điểm cần nhận xột nữa
là từ hỡnh 3.3 thấy rằng mức cao
(mức H) nằm thấp hơn nhiều so với giỏ trị nguồn cung cấp Us va phu thuộc manh vao gid tri Ro, dộ
khắc phục nhược điểm này, thực tế người ta thường mắc nối tiếp sau sơ đồ khúa emitơ chung một sơ đồ mạch lặp colectdg chung ở chế độ khúa như hỡnh 3.7 Khi đú, cỏc nhược điểm đó nờu được khỏc phục ; mức ỦH được nõng lờn tuy nhiờn mức UI, khi đú cũng tăng (cỡ 0,8V) [4]
e Hoàn toàn tương tự cú thể sử dụng cỏc FET làm phần tử khúa với nhiều ưu
điểm về mức tiờu hao cụng suất tớn hiệu nhỏ, tỏc động nhanh [3]
THỡnh 3.7 : Sơ đồ khúa TỊ cú mạch lặp tầng ra Ty
3.1.3 Chế độ khúa của khuếch đụi thuật toỏn
Khi làm việc ở chế độ xung, mạch vi điện tử tuyến tớnh hoạt động như một khúa
điện tử đúng, mở nhanh, điểm làm việc luụn nằm trong vựng bóo hũa của đặc tuyến
truyộn dat Ura = f(Uvao) (h.2.104) Khi dod diộn ỏp ra chỉ nằm ở một trong hai mức bóo hũa Ujmax và Uramax ứng với cỏc biền độ Ủy đủ lớn Để minh họa nguyờn lớ hoạt
động của một IƠ khúa ta xột một vớ dụ điển hỡnh là mạch so sỏnh (comparator)
a — Mạch so sỏnh (h.3.8) thực hiện quỏ trỡnh so sỏnh biờn độ của điện ỏp đưa vào (Ủvao) với một điện ỏp chuẩn (Ủnguừng) cú cực tớnh cú thể là dương hay õm Thụng thường giỏ trị Dnguống được định trước cố định và mang ý nghỉa là một thụng tin chuẩn (tương tự như quả cõn trong phộp cõn trọng lượng kiểu so sỏnh), cũn giỏ trị Uvao la một lượng biến đổi theo thời gian cần được giỏm sỏt theo dừi, đỏnh giỏ, mang thụng tin của quỏ trỡnh động (thường biến đổi chậm theo thời gian) cần được điều khiển trong một dải hay ở một trạng thỏi mong muốn Khi hai mức điện ỏp này bằng nhau (Ủvao = Unguống) tại đầu ra bộ so sỏnh sẽ cú sự thay đổi cực tớnh của điện ỏp
từ max tới Uramax hoặc ngược lại Trong trường hợp riờng, nếu chọn Ungudng = 0 thi
thực chất mạch so sỏnh đỏnh dấu lỳc đổi cực tớnh của Uvao
Trong mạch hỡnh 8.8a Uvào và Unguừng được đưa tới hai đầu vào đảo và khụng đảo
tương ứng của IC Hiệu của chỳng Ủo = Uv ~ Unguang là điện ỏp giữa hai đầu: vào của IC sẽ xỏc định hàm truyền của nú :
Khi Uy < Uuyuấg thỉ Uạ < 0 do đú Uy = Urymax
` (8-3) Khi Uy > U ngưỡng thỡ Uy > 0 và U„ = —Uwz
Trang 4Bộ so sỏnh hai ngưỡng được ứng dụng đặc biệt thuận lợi khi cần theo dừi và khống
chế tự động một thụng số nào đú của một quỏ trỡnh trong một giới hạn cho phộp đó
được định sẵn (thể hiện ở hai giỏ trị điện ỏp ngưỡng) hoặc ngược lại khụng cho phộp thụng số này rơi vào một vựng giới hạn cấm đó chỉ ra nhờ 2 ngưỡng điện ỏp tương
ứng `
3.2 CAC MACH KHONG DONG BO HAI TRANG THAI ON DINH
Cỏc mạch cú hai trạng thỏi ổn định ở đầu ra (cũn gọi là mạch trigơ) được đặc trưng bởi hai trạng thỏi ổn định bền theo thời gian và việc chuyển nú từ trạng thỏi
này sang trạng thỏi kia (xảy ra tức thời nhờ cỏc vũng hồi tiếp dương nội bộ) chỉ xảy ra khi đặt tới lối vào thớch hợp của nú cỏc xung điện ỏp cú biờn độ và cực tớnh thớch
hợp Đõy là phần tử cơ bản cấu trỳc nờn một ụ nhớ (ghi, đọc) thụng tin dưới dạng
số nhị phõn *
3.2.1 Trigơ đối xứng (RS-trigơ) dựng tranzito
Hỡnh 3.11 a và b đưa ra dạng mạch nguyờn lớ của một trigơ RŠ đối xứng Thực chất đõy là hai mạch đảo hỡnh 3.3 dung T, va T, ghộp liờn tiếp nhau qua cỏc vũng hồi tiếp dương bằng cỏc cặp điện trở R:R; và R;R„ (lưu ý rằng cỏch vẽ 3.11b hoàn
toàn tương tự như 3.11a) -
ứ — Nguyờn lớ hoạt dộng : Mạch 3.11 chỉ cú hai trạng thỏi ổn định bờn là : Tị mở T¿ khúa ứng với mỏc điện ỏp ra Q = 1, Q =0 hay TịĂ khúa Tạ mở ứng với trạng thai ra Q = 0 Q =
Hỡnh 3.11 : Trgơ dối xứng kiểu RS dang tranzito
Cỏc trạng thỏi cũn lại là khụng thể xõy ra (T; và T¿ cựng khúa) hay là khụng ổn định (TĂ và 'T; cựng mở) Tị và Tạ khụng thể cựng khơa do nguồn +E khi đúng mạch sẽ đưa một điện ỏp dương nhất định tới cỏc cực bazơ TĂ và Tạ cú thể cựng mở
nhưng do tớnh chất đối xứng khụng lớ tưởng của mạch, chỉ cẩn một sự chờnh lệch vụ cựng bộ giữa đũng điện trờn 2 nhỏnh (Ip; # Igo hay lạ; # l„;), thụng qua cỏc mạch hồi tiếp đương, độ chờnh lệch này sẽ bị khoột sõu nhanh chúng tới mức sơ đồ chuyển
về một trong hai trạng thỏi ổn định bền đó nờu (chẳng hạn thoạt đầu Ip, > Igo tiv đú lạ; > l¿; cỏc giảm ỏp õm trờn colectơ của TĂ và dương trờn colectơ của T; thụng
qua phan 4p RR, hay R|R; dua vộ lam Ip, nạ dẫn tới TĂ mở Tạ khớa Nếu ngược lai lic dộu Ip; < In; thỡ sẽ dẫn tới Tị khúa T; mở) `
Trang 5đ Tuy nhiờn, khụng nơi chắc được mạch sẽ ở trạng thỏi nào trong hai trạng thỏi
_ ổn định đó nờu Để đầu ra đơn trị trạng thỏi vào ứng với lỳc R = Đ = 1 (cựng cú xung dương) là bị cấm Nơi khỏc đi điều kiện cấm là R.Đ = 0) - (8-6)
đ Từ việc phõn tớch trờn rỳt ra bảng Bảng 3.1 : Bảng trạng thúi của trigo RS
trạng thỏi của trigơ RĐ chơ phộp xỏc
định trạng thỏi ở đầu ra của nú ứng với Đầu vào / Đầu ra tất cả cỏc khả năng cớ thể của cỏc xung
đầu vào ở bảng 3.1 Ở đõy chỉ số n thể | R, ‘Sn Qui Qn+t
hiện trạng thỏi hiện tại, chỉ số (n + 1) - =
thể hiện trang thỏi tương lài của đầu 0 0 Qn - Qa
ra, dấu chộo thể high trạng thỏi cấm, 0 1 1 9
Đầu vào R gọi là đầu vào xúa (Reset) | 1 0 0 1
Đầu vào S gọi là đầu vào thiết lập (Set) | è 1 x x
3.2.2 Trigo Smit dang tranzita
.9ơ đồ trigơ RS ở trờn lật trạng thỏi khi đặt vào cực bazơ của tranzito đang khúa
một xung đương cú biờn độ thớch hợp để mở nú (chỉ xột với quy ước logic dương) Cú thể sử dụng chỉ một điện ỏp vào duy nhất cực tớnh và hỡnh dạng tựy ý (chỉ yờu cầu mức biờn độ đủ lớn) làm lật mạch trigơ Loại mạch này cú tờn là trigơ Smit, được cấỳ tạo từ cỏc tranzito hay ẽC tuyến tớnh (cũn gọi là bộ so sỏnh cú trễ)
a -ơ Hỡnh 3.12 đưa ra mạch nguyờn lớ trigơ Šmit dựng tranzito và đặc tuyến truyền đạt,của nú Qua đặc tuyến hỡnh 3.12b thấy ro: S++ TT wv #wngšt Uy dong a4
Hinh 3.12: Triga Smit ding wanzito (a) va ‘dae tuyộn truyền đạt của nú (b)-
đ Lỳc tăng dần Ux„ từ một trị số rất õm thỡ : khi Ủy < Udeng + Ura = Uramin
khi Ủy > Udong > Ura = Uramax (3-7)
đ Lỳc giam dan U,,, tv 1 trị số dương lớn thỡ
khi Uy > Ungit ; Ure = Uramax ,
+ — khỉ Ủy Ungỏt ; Ura.= Uramn (3-8)
b - Co thể giải thớch hoạt động của mạch như sau : Ban đầu Tị khúa (do Bị được dat
tới 1 điện ỏp õm lớn) T; mở (do R„ định dũng làm việc từ E.) lỳc đú Ủya = ỨGg bo hũa = 161
Trang 6= U,z„„ Khi tăng Uy tới lỳc Ủy > Ua¿ng Tị mở qua mạch hồi tiếp đương ghộp trực
tiếp từ colectơ Tị về bazơ T; làm T; bị khúa do đột biến điện ỏp õm từ C, dua tội, qua mach R,R, dot biộn điện ỏp dương tai C, dua tội bazo Ty qua trỡnh dẫn tới T\
mở bóo hũa, Tạ khớa và U,, = Uramax: Phõn tớch tương tự, mạch sẽ lật trạng thai vộ |
T, khộa T) mộ lic Uyao giảm qua giỏ trị Thất: -
Cỏc giỏ trị Uvaeng va Ungar đo viộe lua ‘chon cdc gia tri R,, Rị, R¿ của sơ đồ 3.12a quyết định Hiện tượng trờn cho phộp dựng trigơ Smit như một bộ tạo xưng vuụng,
nhờ hồi tiếp dương mà quỏ trỉnh lật trạng thỏi xõy ra tức thời ngay cả khi Ủyạ„ biến đổi từ từ Hỡnh 3.13 mụ tả một vớ dụ biến đổi tớn hiệu hỡnh sin thành xung vuụng , nhờ trigo Smit Gig tri hiộu sộ Uvaong 7 ngặt gọi là độ trễ chuyển mạch và càng nhỏ - (điều mong muốn) nếu hiệu Ủramax — Ủramiạ càng nhỏ bay hệ số suy giảm tớn hiệu do phõn ỏp Rị, R¿ gõy ra càng lớn tức là hệ số hồi tiếp dương càng giảm, (điều này làm xấu tớnh chất của dạng xung)
e - Như trờn đó phõn ˆ,
tớch, mọi cố gắng làm giảm — › ⁄ #ra _
độ trễ chuyển mạch- l +
AU tre = Uramax — Uramin Ura max ` /
đều làm xấu đi tớnh ` ấy dong _
chất hồi tiếp dương và t cú thể làm mất đi hai _ a+ \ trạng thỏi ổn định đặc ly ngữ/ ————=—=————=.— trưng của sơ đồ 3.12(a) - Dộ khỏc phục nhược #rzử ‘diộm này, người ta dựng trigơ Smit ghộp
Hỡnh 3.13 : Giản đồ thời gian biến đổi tớn hiệu hỡnh sit
cực emitơ như trờn hành ụng nhờ treơ Smi
hỡnh 3.14a thanh xung vuong tt iriga PE ⁄“ t
Mach hinh 3.14a la 1 tầng khuếch đại vi sai cú hồi tiếp đương qua Rị, R, và hồi tiếp õm 'đũng điện qua Rựẹ Bằng cỏch lựa chọn tham số thớch hợp, cú thể đạt tới trạng thỏi khi mạch lật dũng I„ của một tranzito (từ mở chuyển sang khúa) hoàn toàn truyền
Trang 7và do dộ nang cao được mức Uyzmia (ỦyamiĂn >Ùcppn-) làm tăng tẩn số chuyển mạch lờn đỏng kể (100MHz)
3.2.3 Triga Smit dang IC tuyộn tinh
Trigơ Smit dựng IC tuyến tớnh thực chất là mạch phỏt triển tiếp theo của sơ đồ hỡnh 3.14a, cú đạng cơ bản là 1 mạch so sỏnh hỡnh 3.8 a hoặc c, nhưng nhờ cú mạch hồi tiếp dương nờn mức nối và ngắt mạch khụng trựng nhau như ở bộ so sỏnh binh thường Do cú hai đạng cơ bản của mạch so sỏnh hỡnh 3.8a và 3.8c, theo đú cũng cú
hai dạng cơ bản của trigơ Smit cho trờn hỡnh 3.lỗa và c :
a - Vội trigo Smit đảo (h.315a) khi tăng dần Ủvao từ 1 giỏ trị õm lớn, ta thu được đặc tớnh truyền đạt dạng hỡnh 3.15(b) Tức là : : - Ura y _ — Uramax M——_— ——_-> _——— 4vs0 + sy à ứ Uy dong ae Wy gat Yveo Ị : ~_ ~~ b - ? Ura —_—— ~——— tL —_— p K¿ ơ z——- # ngất Wy don Wuse Ẩh _——Z - - Auõp i Are | Ị Ỹ =< ] ỉ —>= > Yramin a)
Hỡnh 315 : Trgơ Snut kiểu đỏo (a) và kiểu khụng đỏo (c) với cỏc đặc tớnh truyền đạt tương ting’ (b) va (d)
đ Khi U, cơ giỏ trị am lớn Us, = +U rama
+ - -
U,
Trang 8
L
e Khi gidm U,,, từ 1 giỏ trị dương lớn, cho tới lỳc ty = Uvasng mạch mới lật làm ra chuyển từ —U,amịn tới + Ủ2may:
e Để đạt được hai trạng thỏi ổn định cẩn cú điều kiện
Ri Rị + R¿ạ
với K là hệ số khuếch đại khụng tải cha IC
Khi đú độ trễ chuyển mạch được xỏc định bởi :
Rị Ro + Rị
b - Với trigơ Smit khộng ddo (h.3.15c) cú đặc tớnh truyền đạt hỡnh 3.15d dang
ngược với đặc tớnh hỡnh 3.1ừb Thực chất sơ đồ 3.l5c cú dạng là một bộ so sỏnh tổng
3.9a với 1 trong số hai đầu vào được nối tới đầu ra (Ú; = U,„) Từ phương trỉnh cõn bằng dũng điện cho nỳt P cú : K 21 : ' (8-11) AUurộ = (Uramax — ramin) = BC ramax 7” Uramin) (3-12) Rị BR uy rả giỏ trị ngưỡng : Ry Ty ngắt = R, Uyamax (8-13) thị Uy đỏng = 7 R, Uramin hay độ trễ chuyển mạch xỏc định bởi : Rị
AUụ = R, (yamax ~ Uramin (3-14)
Do cỏch đưa điện ỏp vào tới lối vào khụng đảo (P) nờn khi Uy, cú giỏ trị õm lớn : Ur, = ~Unmin va khi Ủy, cú giỏ trị đương lớn : U,¿ = +Ủ,xmạy Cỏc phõn tớch khỏc
tương tự như với mach 3.15a da xột
ce — Tuong tu nhu so dộ trigo Smit ding tranzito hinh 3.12a, cú thể dựng cỏc mạch
3.15a và 3.lỗc để tạo cỏc xung vuụng gúc từ dạng điện ỏp vào bất kỡ (tuần hoàn) Khi dộ chu ki xung ra T,, = Ty, điều này đặc biệt cú ý nghĩa khi cần sửa và tạo lại dạng một tớn hiệu tuần hoàn với thụng số cơ bản là tần số giống nhau (hay chu ki đổng bộ nhau) Hỉnh 3.l6a và b đưa ra vớ dụ giản đồ minh họa biến đổi điện ỏp hỡnh sin lối vào thành xung vuụng lối ra sử dụng trigơ Smit đảo (3.16a) và trigơ Smit
khụng đảo (3.16b) :
Cỏc hệ thức từ (3-9) đến (3-14) cho phộp xỏc định cỏc mức ngưỡng lật của trigơ
Smit và những thụng số quyết định tới giỏ trị của chỳng Trigơ Smit là dạng mạch
co ban để từ đú xõy dựng cỏc mạch tạo dao động xung dựng IC tuyến tớnh sẽ được xột trong cỏc phần tiếp của chương này
3.3 MACH KHONG DONG BO MỘT TRANG THAI ON DINH
Đõy là loại mạch cú một trạng thỏi ổn định bền Trạng thỏi thứ hai của nú chỉ ổn định trong một khoảng thời gian nhất định nào đú (phụ thuộc vào tham số của mạch) sau đú mạch lại quay về trạng thỏi ổn định bền ban đầu Vỡ thế mạch cũn cú tờn là
Trang 9
y Ura / u Ura
{ ⁄aứ / Yra max Yad ⁄
bong L ki ToT ‘as NbN TOS
dong Li} NZ) NY | NYLON] Ye ngat Yramin FƑ—72 —ơ~| —7%= 74 | ) ( = Ƒrag J %
Hỡnh 3.16 : Biến đối dao động hỡnh si sang dụng xung vuụng cựng tần số dựng trigơ Smit đảo(a) ‘ya khụng đảo (b)
3.3.1 Đa hài đợi dựng tranzto`
Hỡnh 3.17a chỉ ra mạch điện nguyờn lớ và hỡnh 8.17b là giản đồ điện ỏp - thời gian
minh họa nguyờn lÍ hoạt động của mạch đa hài đợi dựng tranzito Uva X ox xa Yre @) b
Hỡnh 3.17 : Mạch điện nguyờn if da hai đợi ding tranzito (a) gidn đồ thời gian (b)
Thực chất mạch hỡnh 3.17a là một trigơ R5, trong đú một trong cỏc điện trở hồi tiếp dương được thay bằng một tụ điện Trạng thỏi ban đầu Tạ mở Tị khúa nhờ R, T;y mở bóo hũa làm Ucg; = Ủng; ~ 0 nờn T, khúa), đõy là trạng thỏi ổn định bền
(gọi là trạng thỏi đợi) ,
Trang 10Lỳc t = to cú xung điện ỏp dương ở lối vào mở Tị, điện thế cực colectơ của TỊ
giảm ti +E xuống gần bàng 0 Bước nhõy điện thế này thụng qua bộ lọc tần cao RC đặt toàn bộ đến cực bazơ của Tạ làm điện thế ở đú đột biến từ mức thụng (khoảng +0,6V) đến mức -E + 0,6V ~ -E, do đ T¿ bị khúa lại Khi đú Tị được duy trỡ ở trạng thỏi mở nhờ mạch hồi tiếp dương RỊIR¿ ngay cả khi điện ỏp vào bằng 0 Tụ C (đấu qua R đến điện thế +E) bỏt đầu nạp điện làm điện thế cực bazơ T2 biến đổi theo quy luật :
t
Ug = E [1 - 2exp(— ga) | (8-15)
với điều kiện đầu : Ủạ;(t = tạ) = -E và điều kiện cuối : Up;ạớt > œ) =
Tạ bị khúa cho tới lức t = tị (h.3.17b) khi Up; đạt tới giỏ trị +0,6 khoảng thời
gian này xỏc định từ điều kiện Up;(t;) = 0 và quyết định độ dài xung ra tự :
tị - tạ = t, = RCIn2 = 0,7RC (3-16) |
Sau lic t = t,, T, mộ va quỏ trỉnh hồi tiếp đương qua Rị, R¿ đưa mach về lại trạng thỏi ban đầu, đợi xung vào tiếp sau (lỳc t = tạ) Lưu ý những điều trỡnh bày
trờn đỳng khi T > ty > 1, (8-17)
(z, là độ rộng xung vào và T, là chu kè xung vào) và khi điờu kiện (3-17) được
thỏa món thỡ ta luụn cú chu kè xung ra Tra = Tụ ,
3.3.2 Mach da hài đợi dựng IC thuật toỏn
- Hỡnh 3.18a đưa ra 1 dạng của sơ đồ nguyờn lớ mạch đa hài đợi dựng JC thuật toỏn
và hỡnh 3.18b là giản đồ thời gian giải thớch hoạt động của mạch Để đơn giản, giả
thiết IC được cung cấp từ một nguồn đối xứng +E và khi đú Uramax = | Uramin! = Umax Ban đầu lỳc t < tị Uy = 0; D thụng nối đất (bụ qua sụt ỏp thuận trờn diột) do’ Ura = —Umax th dộ Un = Uc = 0: Qua mạch hồi tiếp dương Rị R¿, -Ủmax đưa tới đầu vào P điện ỏp Úp = -ỉUmax
Ri `
(với p= là hệ số phõn ỏp mạch hồi tiếp)
Rị + Hạ
đõy là trạng thỏi ổn định bền (trạng thỏi đợi) của mach
Lỳc t = tị cú xung nhọn cực tớnh dương tới đầu vào P Nếu biờn độ thớch hợp vượt
hơn giỏ trị -ỉUmax, sơ đồ lật sang trạng thỏi cõn bằng khụng bền với Ura = +U ramax = Umax và qua mạch hồi tiếp dương cú Up = max Sau lỳc tị, điện ỏp ra max nạp
cho tụ C lam cho Uc = Un dương dần cho tội lic t = t2 khi dộ Un = BUmax thi xay
_ ta d6t biến do điện thế đầu vào vi mạch UN - Up dội dấu, điện ỏp ra đổi dấu lần
" thứ hai Ura = -Umax (luu y trong khoảng tị ~ t2, ỦN = Úc > 0 nờn điụt bị phõn
cực ngược và tỏch khỏi mạch)
Tiếp đú, sau lỳc tạ tụ C phúng điện qua R hướng tới giỏ trị điện ỏp ra lỳc đú là “Umax, lỳc t = ta, Ức = Ủn = 0 điụt trở nờn mở, ghim mức thế đầu vào đảo ở giỏ trị 0, mạch quay về trạng thỏi đợi ban đầu Nếu xung khởi động Uvao cực tớnh õm,
cú thể dựng sơ đồ hỡnh 3.18c với tần số xung ra thay đổi được nhờ R Hoạt dong của mạch được minh họa trờn đồ thị hỡnh 3-18d
Trang 11? oly ; Fr > i >—+ 4, — 3) Re ——+—————— lyse &g i Ry Uvas LK ty T yao ‘ SBtlrd max | #t=ữA a ỉro max up L —+— _ 0 Ẹ fy { t3 Ltt T † ~ T LS ye _^ #r3/n b -è 8a min tx —ằ , Ura —— — Ura max ? qr t2 t | : E Uramin _ Uramin d)
Hỡnh 3.18 : Mach nguyộn If da hdi doi dung IC Khỏi động bằng xung cực tớnh dương (4) và cực tớnh õm (c) giản đồ điện ỏp mỡnh họa (b) va (a)
Với 3.18a, b, ‘ta cd nhan xút độ rộng xung 7„ = t, — t, cd liộn quan tới quỏ trỡnh nạp
cho tụ Ở từ mức 0 tới mức ỉU„„„ từ đú (với giả thiết Us max = |Upamin! =Umaxd 66
Uclt) = Un(t) = Umax - eS (8-18)
thay giỏ trị Uc(i) = 0, Uc(t2) = max vào phương trỡnh (3-18) cú : , : 1? = tạ — tị = RCin (T=?) = RCin (1 + Rạ) - 1 Ri, (8-19)
Trang 12Goi t3 - ty = ‘thph là thời gian hồi phục về trạng thỏi ban đầu của sơ đổ, cú liờn quan tới quỏ trỡnh phúng điện của tụ C từ mức ỉ@U„„„ về mức 0 hướng tới lỳc xỏc lap U,(o) = -Ujp a, xuất phỏt từ phương trỡnh : [5] (3-20) t Ut) = Up(o) - [U,() - U(0)] exp (~ Re) cú kết quả : R, tạp, = RCIn al + p) = RCIn (1 + Rp +R) (3-21)
So sỏnh hai biểu thức xỏc định 7¿ và tụ thấy do ỉ < 1 nờn 1, >tụr Người ta cố gắng chọn cỏc thụng số và: cải tiến mạch để thpn giảm nhỏ, nõng cao độ tin cậy của mạch khi cú dóy xung tỏc động đầu vào Khi đú cần tuõn theo điờu kiện :
\ + the < Tyao = Tra (3-22)
với Ty là chu kỳ dóy xung khởi động ở cửa vào Cỏc hệ thức (3-19) và (3-21) cho xỏc định cỏc thụng số quan trọng nhất của mạch 3.18a
3.4 MẠCH KHễNG ĐỒNG BỘ HAI TRẠNG THÁI KHễNG ỔN ĐỊNH (ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG)
3.4.1 Da hài ding tranzito
Nếu thay thế điện trở hồi tiếp cũn lại trong mạch hỡnh 3.17 bằng l,tụ điện thứ 2
ta nhận được mạch hỡnh 3.19 là mạch đa hài tự dao động dựng tranzito Lỳc đú trạng
thỏi cõn bằng của mạch (một tranzito khúa, một tranzito mở) chỉ ổn định trong một
Trang 13a) @ Hai trang thdội nộu trộn cta mach đa hài tự đao động cũn được gọi là cỏc
trạng thỏi chuẩn cõn bằng ệ đú những thay đổi tương đối chậm của dũng điện và điện ỏp giữa cỏc điểm trong sơ đồ dần dẫn tới một trạng thỏi tới hạn nào đú, mà tại
đấy cú những điều kiện để tự động chuyển đột ngột từ trạng thỏi này sang trạng thỏi
khỏc Nếu tỏc động tới cỏc cửa vào một điện ỏp đềng bộ nào đú cú chu kỡ lặp xấp xi nhưng ngắn hơn chu kè bỏn thõn của điện ỏp dao động, quỏ trỉnh chuyển đột ngột sẽ
xảy ra: sớm hơn, tương ứng lỳc đú ta cú chế độ làm việc đồng bộ của đa bài tự dao
động mà đặc điểm chớnh là chu kỡ của xung ra phụ thuộc vào chu kỡ của điện ỏp đồng _ bộ, cũn độ rộng xung ra do cỏc thụng số RC của mạch quy định
e Nguyờn lớ hoạt động của mạch hỡnh 3.19a cú thể tớm tất như sau : Việc hỡnh
thành xung vuụng ở cửa ra được thực hiện sau một khoảng thời gian fĂ = tị — tạ (đối với cửa ra 1) hoặc rạ = tạ — tị (với cửa ra 2) nhờ cỏc quỏ trỡnh đột biến chuyển trạng
thỏi của sơ đồ tại cỏc thời điểm to, ti, te ,
Trong khoang tT, tranzito Ty khộa Tz mộ Tu CĂ đó được nạp đõy điện tớch trước lỳc tọ phúng điện qua Tạ qua nguồn E‹, qua Rị theo đường +CĂ -> T2 -> Ri = -Ci
làm điện thế trờn cực bazơ của Tị thay đổi theo hỡnh 3,19.b Đồng thời trong khoảng thời gian này tụ C¿ được nguồn E nạp theo đường +E -—> Re -> T2 -> -E làm điện thế
trờn cực bazd Tạ thay đổi theo dạng 3.19b /
Lic t = ty Up ~ +0,6V T, md, xảy ra quỏ trỡnh đột biến lần thứ nhất, nhờ mạch `
hồi tiếp dương làm sơ đồ lật đến trạng thỏi Tị mở T; khúa
Trong khoảng thời gian 1 = tz — ti trạng thỏi trờn được giữ nguyờn, tụ C¿ (đó được nạp trước lỳc tị) bắt đầu phúng điện và CĂ bắt đầu quỏ trỡnh nạp tương tự như đó nờu trờn cho tới lỳc t = tạ, Unz ~ +0,6V làm Tạ; mở và xảy ra đột biến lần thứ
hai chuyển sơ đồ về trạng thỏi ban đầu : Tị khúa T2 mở
b) eœ Cỏc tham số chủ yếu và xung vuụng đầu ra được xỏc định dựa trờn việc phõn
tớch nguyờn lớ vừa nờu trờn và ta thấy rừ độ rộng xung ra 7Ă và 7¿ liờn quan trực tiếp
với hằng số thời gian phống của cỏc tụ điện từ hệ thức (3-16), tương tự cú kết quả :
{1], [5] :
T, = RCln2 = '0,7R,C, (3-23)
II
Tạ = R;ạC¿ln2 ~ 0,7R,C,
Nếu chọn đối xứng R, = Hạ ; C, = Cy, Tị giống hệt Tạ ta cú rị = 7; và nhận
được sơ đồ đa hài đối xứng, ngược lại ta cú đa hài khụng đối xứng ( + 72) Chu kỡ -
xung vuụng
T, = +%
Biờn độ xung ra được xỏc định gần đỳng bàng giỏ trị nguồn E cung cấp
Ta cú một nhận xột nữa là : Để tạo ra cỏc xung cú tẩn số thấp hơn 1000Hz, cỏc tụ Ci, Ca trong sơ đồ cần cú điện dung rất lớn Cũn để tạo ra cỏc xung cú tần số
cao hơn 10kHz ảnh hưởng cú hại của quỏn tớnh cỏc tranzito (tớnh chất tần số) làm xấu cỏc thụng số của xung vuụng nghiờm trọng Do vậy dai ứng dụng của sơ đồ hỡnh 3.19a là hạn chế và ở vựng tẩn số thấp và cao người ta đưa ra cỏc sơ đổ đa hài khỏc tạo xung cú ưu thế hơn mà ta sẽ xột dưới đõy
Trang 143.4.2 Mach da hai dang IC tuyến tớnh
Để lập cỏc xung vuụng tần số thấp hơn 1000Hz sơ đồ đa, hài (đối xứng hoặc khụng đối xứng) dựng IC tuyến tớnh dựa
trờn cấu trỳc của một mạch so
sỏnh hồi tiếp dương cú nhiều ưu điểm hơn sơ đồ dựng tranzito đó nờu Tuy nhiờn do tớnh chất tần số của IC khỏ tốt nờn với
những tần số cao hơn việc ứng dụng sơ đồ IC vẫn mang nhiều
ưu điểm (xột với tham số xung) Hinh 3.20a va b dua ra mach điện nguyờn lý của da hài đối xứng dựng IC thuật toỏn cựng giản đồ thời gian giải thớch hoạt động của so dộ
Dựa vào cỏc kết quả đó nờu ngất
ở 3.2.3, với trigs Smit, cd thộ 0 q te
giải thớch túm tắt hoạt động
của mạch 3.20(a) như sau : Khi
điện thế trờn đầu vào N đạt tới |
ngưỡng lật của trigơ Smit thỡ sơ đồ chuyển trạng thỏi và điện
ỏp ra đột biến giỏ trị ngược lại
với giỏ trị cũ Sau đú điện thế Umax
trờn đấu vào N thay đổi theo -
hướng ngược lại và tiếp tục cho 2 t
tới khi chưa đạt được ngưỡng ty tz † |1
lật khỏc (vớ dụ khoảng (tị +
t2) trờn hỡnh vẽ 3.20b) Sơ đồ {
lật về trạng thỏi ban đầu vào &
Nic t2 khi UN = Udong = —BUmax Tra
Quỏ trỡnh thay đổi Un được, b
điều khiển bởi thời gian phúng! _và nạp của C bởi Ura qua R J8Mmeứx —.8ỉmax
Hỡnh 3.20 : Bộ đa hài trờn cơ sở bộ khuẽộh dại thuật toỏn (a) Nếu chọn Giản đồ thời gian làm việc của bộ đài (b)
-Uramax = ~ Uramin = Umax thi hướng = BU max >
› ; R,
Unig, = BU “ngất „ + max > ; Vai f = > R, +R,
a hộ sộ hội tiộp duong cia mạch Cần lưu ý điện ỏp vào cửa N chớnh là điện ỏp trờn tụ C, sẽ biến thiờn theo thời gian mang quy luật: quỏ trỡnh phúng điện và nạp điện
Trang 15_ sỏnh) [4] “
của C từ nguồn Ủ„ay hoặc -Ú,.„ thụng qua R trong cỏc khoảng thời gian 0 + tị và tĂ + tạ lỳc đú phương trỡnh vi phõn để xỏc định ỦyŒ) cú dạng :
dUy Umax ~ Un :
“at * RO (3-24)
với điều kiện đầu Uy (t = 0) = Ugeng = —BU max
, t
cú nghiệm _ Un(t) = Unnax [4 ~ (1 + Bexp (-Re) | (3-25)
Uy sẽ đạt tới ngưỡng lật của trigơ Smit sau một khoảng thời gian bang : N 1+ 2Ry tT = RCln | =] RCln [ To 3] = RClIn(1 + =— n ( R) ( 3-26 ) Từ đú chu kỳ của dao động được xỏc định bởi : 2R, = = + — T,, = 20 = 2RCIn ụ BR) (3-27)
Nếu chọn R, = R, tacd: T,, = 2,2 RC (3-28a)
tức chu kỡ dao động tạo ra chỉ phụ thuộc cỏc thụng số mạch ngoài Ry, R¿ (mạch hồi
tiếp dương) và R, C (mạch hồi tiếp õm) Cỏc hệ thức (3-26) và (3-27) cho xỏc định
cỏc tham số cơ bản nhất của mạch
Khi cần thiết kế cỏc mạch đa hài cú độ ổn định tần số cao hơn và cú khả năng điều chỉnh tần số ra, người ta sử dụng cỏc mạch phức tạp hơn (vớ dụ cú hai bộ so
' Một nhận xột nữa là khi cần dạng xung ra khụng đối xứng, sơ đồ hỡnh 3.21 được
_ gử dụng với đặc điểm tạo ra khụng đối xứng giữa mạch phúng (qua R", Đz) và mạch 2R1 2R1 nap (qua R’, Di) voi R’ # R’ Khi dộ t, = R’Cin (2 + Tp) ; = R’Cln ( 1+ đ) va -2R dodo: T= + = C(R +R) In(1 + đ) (3-28b) Y L2 i - Yra 2 ———+———++-—— Umax — “ ; : - I ? 42 ara Ry 1 3
Hỡnh 3.21 : Mạch da hài khụng đối xứng (a) và đồ thị thời gian dạng xung ra (b),
Bằng cỏch thay đổi giỏ trị tương quan giữa R` và R'" ta sẽ thay đổi được
rị hoặc r¿ trong khi chu ky T = t, + 7 được giữ nguyờn khụng đổi
Trang 16Cỏc đit Đụ, é; cú nhiệm vụ khúa ngắt nhỏnh tương ứng khi nhỏnh kia làm việc hoặc ngược lại
3.5 BO DAO DONG BLOCKING
Blocking (bộ- dao động nghẹt) là một bộ khuếch đại đơn hay đẩy kộo, cú hồi tiếp
"dương mạnh qua một biến ỏp xung (h.3.22a), nhờ đú tạo ra cỏc xung cú độ rộng hẹp (cỡ 102 + 10758) và biờn độ lớn Blocking — + thường được dựng để — ⁄¿ a tạo ra cỏc xung điều : khiển trong cỏc hệ thống số Blocking cú thể làm việc ở chế độ khỏc nhau : chế độ tự dao động, chế độ đợi, chế độ đồng bộ hay chế độ chia tần Hỡnh 3.22a là mạch nguyờn lớ Blocking tự dao động gồm một #—| tranzito T mắc emitơ TL chung với biến ỏp xung Ty cú 3 cuộn ứị sơ cấp, œp và œ, (thứ cấp)
- ` ee Hỡnh 3.23a : Mạch nguyờn lý Blocking đơn (a)
Quỏ trỡnh hồi tiếp và giản đồ thời gian mỡnh họa nguyờn lỆ hoạt động của Blocking (b)
duong thuc hiộn tu w,
qua wy nhd cyc tinh ngugc nhau cua ching Tu C va dien trở R để hạn chế dũng
điện cực bazơ Điện trở R tạo dũng phúng điện cho tụ C (lic T khúa) Điụt Đụ để loại
xung cực tớnh õm trờn tải sinh ra khi tranzito chuyển chế độ từ mở sang khơa Khau mach R,, Dy dộ bao vệ tranzito khỏi bị quỏ ỏp Cỏc hệ số biến ỏp: xung là “ng và mạ
được xỏc định bởi :
ng = — 3m = — - (8-29)
e Quỏ trỡnh đao động xung liờn quan tới thời gian mở và được duy trè ở trạng
thỏi bóo hũa (nhờ mạch hồi tiếp dương) của tranzito Kết thỳc việc tạo dạng xung là lỳc tranzito ra khỏi trạng thỏi bóo hũa và chuyển đột biến về tất (khúa) nhờ hồi tiếp dương
+ Trong khoảng 0 < t < tị T tất do điện ỏp đó nạp trờn C : Ức > 0; tụ C phúng
điện qua mạch œg —> ễ > R ~—> Rp => - Ecc lỳc tị, Úc = 0
+ Trong khoảng tị < t < tạ, khi U, chuyển qua giỏ tri 0 xudt hiộn quỏ trỡnh đột
biến Blocking thuan nhờ hồi tiếp đương qua œạp;, dẫn tới mở hẳn tranzito tới bóo hũa + Trong khoảng ty < t < tạ T bóo hũa sõu, điện ỏp trờn cuộn w, gan bang tri sộ E.~ đú là giai đoạn tạo đỉnh xung, cú sự tớch lũy năng lượng từ trong cỏc cuộn dõy của biến ỏp, tứơng ứng điện ỏp hồi tiếp qua œpg là
E
Đạp = mạ : (3-30)
Trang 17và điện ỏp trờn cuộn tải œ, là
oa ot Be n,
Lỳc này tốc độ thay đổi dũng colectơ giảm nhỏ nờn sức điện động cảm ứng
trộn wy, wy giam lam dong cực bazơ ip giảm theo, do đú làm giảm mức bóo hũa của T đồng thời tụ C được is nạp qua
mạch đất - tiếp giỏp emitơ - bazơ của T - RC - ứp - đất Lỳc đố do ớn giảm
tới trị số tới han iy = ip, = Íc = lop
xuất hiện quỏ trỡnh hồi tiếp dương theo hướng ngược lại (quỏ trỡnh Blocking
ngược) : :T thoỏt khỏi trạng thỏi bóo
hoa i, 4 ip |} đưa T đột ngột về trạng thỏi khda dong i, = 0 tuy nhiờn do quỏn tớnh của cuộn dõy trờn cực
colectơ xuất hiện sđđ tự cảm chống lại sự giảm đột ngột của dũng điện, do đú
hỡnh thành một mức điện ỏp õm biờn độ lớn (quỏ giỏ trị nguồn E,.) đõy là quỏ trỡnh tiờu tỏn năng lượng từ trường
.đó tớch lũy trước, nhờ đồng thuận từ chảy qua mạch Đ;RĂạ, lỳc này cuộn ay
cảm ứng điện ỏp õm làm D, tat va tach mach tai khỏi sơ đồ Sau đú tụ C phúng điện duy trỡ T khúa cho tới khi U, = 0:
sẽ lặp lại một nhịp làm việc mới
Việc phõn tớch chi tiết hơn cỏc hệ en ae a Hink 3.22b : Gidn dộ thoằ gian minh hoa thức liờn quan tội qua trinh Blocking ' mguyờn lờ hoại động cỳc Blocking và hỡnh thành đỉnh xung dẫn tới kết
qua [5] [6]
- e Độ rộng xung Blocking tớnh được là :
B.R,
t„ = tạ — tị = (R + ry) Clin nai, +R) (3-31)
trong do r, là điện trở vào của tranzito lỳc, mở
Trang 18nếu bỏ qua cỏc thời gian tạo sườn trước và sườn sau cửa xung thi chu.ki xung
T, = ty + thph (8-88a)
và tần số của dóy xung là :
_ 1
kỡ + thph
e Sơ đồ Blocking cú thể xõy dựng từ hai tranzito mắc đẩy kộo làm việc với một biến xung bóo hũa từ để tạo cỏc xung vuụng với hiệu suất năng lượng cao và chất -: lượng tham số xung tốt [6]
e Điểm lưu ý sau cựng là khi làm việc ở chế độ đồng bộ cần chọn chu kè của dóy xung.đồng bộ Tự, nhỏ hơn chu kỡ của T, cha day xung do Blocking tạo ra, cũn nếu ở chế độ chia tẩn thỡ cần tuõn theo điều kiện T, >T, và khi đú cú dóy xung đầu ra chu kỳ lặp là : : Tra = nTyạ„ (h.3.23a và b) với n là hệ số chia f ra - Uva —— Mua? 7vọp) | Sette Tvae _ Ura
Hinh 3.23 ; Blocking 6 chộ dộ ty > Ty (@) Te, = Tero và ở chế dộ chia tan vdi T, > Ty Ty ra = NT yy VOin = 4 (Bb) lo
,
3.6 MACH TAO XUNG TAM GIAC (KUNG RANG CUA) 3.6.1 Cỏc vấn đề chung
Trang 19a ~ Mạch 3.28 a xõy dựng trờn cơ sở khuếch đại cú đảo trong đú thay điện trở Rị,
bằng tụ C, khi đố điện ỏp ra được mụ tả bởi (gia thiột U, = 0) Qt) _ 1 py Un đ) = 7 =] [ J I(t)dt + Qo] (3-42) vội Q, la điện tớch cú trờn tụ tại lỳc t = 0 vao Œ với Ie(t) = — vo) cú 1; Uralt) = — Ra J Uvao (t)dt + Ura (3-43) 0 Thanh phan U,,, xỏc định từ điều kiện ban đầu của tớch phõn : Q Urao = Ura (t = 0) = Cc Nộu U,,,(t) 14 một xung vu6ng co gia tri khong dội trong khoang 0 + t thi U,,(t) là một điện ỏp đường thẳng 1
U,a(t) = (-Re vac) t + Uno : (3-44)
Độ chớnh xỏc của (3.44) là tựy thuộc vào giả thiết gần đỳng Ưo ~ 0 hay dũng điện
đầu vac IC gan bang 0, cỏc vi mạch chất lượng cao đảm bảo điều kiện này khỏ tốt
b - Hoạt dộng của mach 3.28 :
được minh họa bằng giản đồ thời gian
hỡnh 3.29
e Khi cú xung điờu khiển cực Iva0 tớnh dương, T mở bóo hũa, thụng A
mạch phúng điện cho tụ CC trong
khoảng thời gian t, (t, < tnghỉ với `
nghị = ty 1a thời gian cú xung điều “=à
khiển) ` ,
e Trong khoảng ta (khụng cú xung
điều khiển) TC làm việc ở chế độ khuếch \_ q | | I ! | T | | | đại tuyến tinh, nộu Uy = 0 thi ‘Up = UN = Uc (8-36) — ⁄3
e Th xỏc định quy luật biến đổi
của U.‹(t), từ đú tỡm điều kiện để cú
quan hệ là tuyến tớnh như sau : ,
Phương trỡnh dũng điện tai nut N
với mạch hồi tiếp õm :
Bo — UN Un — Ura
Ri - 1
Yra min
Rg, te) Hinh 3.29 :.Gidn 43 thoi gian mach
tạo xung tam giỏc hỡnh 3.28b
Trang 20Phương trỡnh dũng tại nỳt P với mạch hồi tiếp: dương : E-U, aU, U, - U,, —R Ti + TR - (3-47) Từ hai hệ thức (3-46) và (3-47) rỳt ra phương trỡnh của U,(t) dU, U St (na) cứ R2 (3-48) dt Cc R, R,R, C AR; ° RR, Tớnh chất biến đổi của U,() phụ thuộc vào hệ số của số hạng thứ hai vế trỏi của (3-48) : RiR¿ Nếu Tạ > Rk đường Ủ,(t) cú dạng đường cong lồi R,R, Nếu Rạ < TT đường Ư¿(t) cú dạng đường cong lừm Si Rạ Ry cũn khi R, = R, (3-49) | thi U, phu thuộc bac nhat vào t as oc 1,5 R, Khi đớ cú Ứ,= ỉ ( E, Ra) t (3-50) Nộu chon R, = Ry so Ry = Ry 1 ta cú biểu thức thu gọn U, = B,C (BE - E,)t - (3-51) Từ đú :
Nếu E > E„ cú U,, là điện ỏp tăng đường thẳng Nếu E < E, cú U,, giảm dường thẳng
Nếu chon Eo = 0 ta nhận được xung tam giỏc cực tớnh đương, cũn chọn Eo là ]
nguồn điều chỉnh được thỡ Ủ;¿ cú dạng cú hải cực tớnh với biờn độ gần bằng 2E (+ E‹ là nguồn cung cấp cho TC)
Trờn thực tế, thường chọn E = đc và Eo lay từ Ee qua chia ỏp Biờn độ cực đại
trờn tụ C xỏc định bởi :
1 -
max = RC (E 7 E,)ty (3-52)
e Người ta cú thể tạo ra đồng thời một xung vuụng và một xung tam giỏc nhờ ghộp nối tiếp một bộ tớch phõn sau một trigơ Smit (h 3.30)
Bộ tớch phõn IC¿ lấy tớch phõn điện ỏp ra ổn định trờn lối ra (UraI) của trigơ Smit
Khi Ury2 dat nguộng lật của trigơ thỡ điện ỏp ra của nú đổi đấu đột biến do đú Ủ;a¿ “ đổi hướng quột ngược lại Quỏ trỡnh lại tiếp diễn cho tới khi đạt tới ngưỡng lật thứ hai của trigơ Smit và sơ đồ quay về trạng thỏi đầu Tần số của dao động thay
Trang 213.6.2, Mach tao xung tam giỏc dựng tranzito -
Hỡnh 3.27 đưa ra cỏc sơ đồ dựng tranzito thụng dụng để tạo xung tam giỏc trong dộ (a) la dạng đơn giản, (Œ) là mạch dựng phần tử ổn dũng (phương phỏp Miller) và (c) lA mạch bự cú khuếch đại bỏm kiểu Bootstrap
a - Với mạch (a) ; Ban đầu khi U, 0 (chưa cố xung điều khiển) T mở bóo hũa nhờ lạ, điện ỏp ra U, = Ú, = Ucgpp ~ 0V Trong thời gian cú xung vuụng, cực tớnh õm điều khiển đưa tới cực baza, T khúa, tụ.C được oS từ nguồn +E qua R lam điện
ỏp trờn tụ tăng dần theo quy luật U,(t) = E (1l - (3-39)
Diộn 4p nay U,(t) = U,, (t) ở gần đỳng bậc nhất tang đường thẳng theo t với hệ số phi tuyến II ig ~ i(t,) Un ae: E = _ = TK” vội i(0) = R ; (3-40) ^ E-U, ` *
và i(tgy = —R_— là cỏc dũng nạp lỳc đầu và cuối
Khi hết xung điều khiển T mở lại, € phúng điện nhanh qua T ; Ura = Uc = 0
mạch: về lại trạng thỏi ban đầu
Từ biểu thức sai số Ê (3-40) thấy rừ muốn sai số bộ cẩn chọn nguồn E lớn và biờn
Trang 22b - Voi mach (b) tranzito T, mac kiểu bazơ chung cú tỏc dụng như một nguồn ổn dũng (cú bự nhiệt nhờ dũng ngược qua ZD là điụt ổn ỏp) (xem 2.6) cung cấp dũng Tz2 ổn định nap cho tụ trong thời gian cú xung vuụng cực tớnh õm điều khiển làm khúa T, Với điều kiện gần đỳng dũng cực colectơ T; khụng đổi thi :
om dt = als
U,(t) = Q|—
ote
+ là quan hệ bậc nhất (3-41)
Mạch (b) cho phộp tận dụng toàn bộ E tạo xung tam giỏc với biờn độ nhận được là Um = E Tuy vậy, khi cú tai R, nối song song trực tiếp với C thỡ cú phõn dũng
qua R, và Ứm giảm và do đú sai số Ê tăng Để sử dụng tốt cần cú biện phỏp nõng
cao R, hay giảm ảnh hướng của R, đối với mạch ra của sơ đồ
â - Với mạch (c) Tị là phần tử khúa thường mở nhờ Rạ và chỉ khúa khi cú xung vuụng cực tớnh dương điều khiển Tạ là phần tử khuếch đại đệm chế độ dong” mở (k < 1)
Ban dau (Uy = 0) T; mộ nhd Rp, điệt D thụng qua R cú dũng lo ~ E/(R + Ra) với
Uc = UcEiph = 0 Qua Tạ ta nhận được U;ya ~ 0 Tụ Co được nạp tới điện ỏp
Un ~ Ur ~ E với cực tớnh như hỡnh 3.27 Trong thời gian cú xung vào TỡĂ bị khúa,
C được nạp qua D và R làm điện thế tại M (cũng là điện thế cực bazơ T¿) õm dần
Ta mở mạnh, gia số A.Uc qua T2 và qua Co (cú điện dung lớn) gần như được đưa toàn bộ về điểm N bi thờm với giỏ trị sẵn cú tại N (đang giảm theo quy luật dũng nạp) giữ ổn định dũng trờn R nạp cho C Chỳ ý khi dũng hồi tiếp qua Cọ về N cú trị số bằng F/⁄R thỡ khụng cũn dũng qua é dẫn tới cõn bằng động, nguồn E dường
như cắt khỏi mạch và C€ được nạp nhờ điện thế E đó được nạp trước trờn Co
Sơ đồ (e) cú ưu điểm là biờn độ Um đạt xấp xỈ giỏ trị nguồn E trong khi sai số Ê
giảm đi (1 -— k) lần (với k là hệ số truyền đạt của T2 mắc chung emitơ) và ảnh hưởng
của Rị mắc tại cực emitơ của Tạ thụng qua tầng đệm phõn cỏch T› tới Uc(t) rất yếu _ Cỏc sơ đồ 3.27 a b c cú thể sử dụng với xung điều khiển cực tớnh ngược lại khi
chuyển mạch Tị được thiết kế ở dạng thường khúa (khụng cú Rm)
3.6.3 Mach tao vung tam giỏc dựng vớ mạch thuật toỏn *
Hỡnh 3.28 a và b đưa ra hai sơ đồ tạo xung tam giỏc dựng IC thuật toỏn _ Re › : LG, +f, 1 Ec Ze I——Ds —Ch- F—— 7 UT ý : Yo ⁄ ura ly oC} ge ne AP Bee : oo +S Uvin Ong FL c are r Uvao Đ ] ? đ Ỳ - {
- Hỡnh 3.28 : Cỏc mạch tạo xuhg tam giỏc dang IC tuy€n inh ` 4) Dạng mạch tớch phõn đơn giản ;
b) Dạng mạch phức tạp cú điều chỉnh hướng quột và cực tớnh
12-KTĐT-B
Trang 23Biờn độ Umax„ mức một chiều ban đầu Uo Ug (t = 0) = Uo, chu ki lap lai T (vội
xung tuần hoàn), thời gian quột thuận tg và thời gian quột ngược tng (thụng thường
tng 2 tq), tộe dộ quột thuận đUa(@) — —&t hay độ nghiờng vi phõn của đường quột Umax’ Yo
Để đỏnh giỏ chất lượng Ug thuc tộ
so với lý tưởng cú hệ số khụng đường - " -
thẳng Ê được định nghĩa là : Hỡnh 3.24 : Xung tam giỏc lý tưởng,
đỮydi(t ~ 0) — đUa/dit = tq) Ứa(o) — Ư(a) f= = -% (3-3885) - dUq/dt(t = 0) Ua(o) Ngoài ra cũn cỏc tham số khỏc như : tốc độ quột trung bỉnh U Ũ Tp = a va hiệu suất năng lượng ? = “= tq OO Enguộn Từ đú cú hệ số phẩm chất của Ug là Q=
Nguyờn lớ tạo xung tam giỏc dựa trờn việc sử dụng quỏ trỡnh nạp hay phúng điện của một tụ điện qua một mạch nào đú Khi đú quan hệ dong ya 4p trộn tu biến đổi -
theo thời gian cú dạng
dU-(t)
- dt
trong điờu kiện C la một hang sộ, muộn quan hộ U,(t) tuyến tớnh cần thỏa món điều kiện i(t) = hằng số Nơi cỏch khỏc, sự phụ thuộc của điện ỏp-trờn tụ điện theo thời
gian càng tuyến tớnh khi dũng điện phúng hay nạp cho tụ càng ổn định
ic(d) = C —— (3-34)
đ Cú hai dạng xung tam giỏc cơ bản là : trong thời gian quột thuận tạ, Ủa tăng
đường thẳng nhờ quỏ trỡnh nạp cho tụ từ nguồn một chiờu nào đú và trong thời gian quột thuận tq, Ủa giảm đường thẳng nhờ quỏ trỡnh phúng của tụ điện qua một mạch
tải Với mỗi dạng kể trờn cú cỏc yờu cầu khỏc nhau, để đõm bảo tng ôtg, với dạng tăng đường thẳng cần nạp chậm phúng nhanh và ngược lại với đạng giảm đường thẳng cần nạp nhanh phúng chậm
e Dộ điều khiển tức thời cỏc mạnh phúng nạp, thường sử dụng cỏc khúa điện tử tranzito hay IC đúng mở theo nhịp điều khiển từ ngoài Trờn thực tế để ổn định dũng điện nạp hay dũng điện phúng của tụ cần một khối tạo nguồn dũng điện (xem 2.6) để nõng cao chất lượng xung tam giỏc Về nguyờn lớ cú 3 phương phỏp cơ bản sau :
a - Dựng một mạch tớch phờn dơn giản (h.3.25a) gồm một khõu RƠ đơn giản để
nạp điện cho tụ từ nguồn E Quỏ trỡnh phúng, nạp được một khúa điện tử K điều
khiển Khi đú, Umax ô E do đú phẩm chất của mạch thấp vỡ hệ số phi tuyến tỷ lệ U
với tỷ số Uma/E : Ê = = (3-35)
ơ
Nếu sử dụng phần tăng đường thắng ta cú Úc(Œ) = E [1 - exp (-R 6) | ty - + n với RnC >>Rphúng C Nếu chọn nguồn E cực tớnh õm-ta cú UeŒ) là giảm đường thẳng
Trang 24Rt Math phong a)
Hỡnh 3.25 : _ Phương phỏp Miller tao U,
b - Dựng một phần tứ ổn dịnh dũng kiểu thụng số cú điện trở phụ thuộc vào điện
ỏp đặt trờn nú R„ = f(Up,) làm điện trở nạp cho tụ C Để giữ cho dũng nạp khụng đổi, điện trở Rạ_ giảm khi điện ỏp trờn nú giảm, lỳc đú
Umax
BẠ với Eụ = Tuạp Ri
e= (3-36)
R; la diộn trộ trong cua nguộn dũng nờn khỏ lớn, do vậy Ev lớn và cho phộp nõng
cao Uy với một mức mộo phi tuyến cho trước
c — Thay thế nguồn E cố định ở đầu vào bằng một nguồn biến đổi
e(t) = E+ K (Uc - Un)
hay e(t) = E + KAU; (3-37)
<i: Kia bane ak ah A he de(t) ae ht
với K là hằng số tỡ lệ bộ hơn l : k= 4U < 1 (với hỡnh 3.26a)
c
Nguồn bổ sung KAU bự lại mức giảm của đồng nap nhờ một mạch khuếch đại
cú hồi tiếp thay đổi theo điện ỏp trờn tự Úc, khi đố mức mộo phi tuyến xỏc định bởi [2]: ˆ max (3-38) c= q- k
Trang 25đổi nhờ R hoặc C Biờn độ Uxa¿ chỉ phụ thuộc ngưỡng lật của trigơ Smit, được xỏc định bởi : = 1 Da Uo = T ˆ (3-53)
(v6i Umax là giỏ trị
điện ỏp ra bóo hũa của 1C) ơ Chu kỡ đao động xỏc định bởi [4,9] Hỡnh 3.30 : Sơ đồ tạo đồng thời xung vuụng (Ủụ) và xung tam giỏc (45) v= = 4rc R, (8-54 )
3.7 CƠ SỞ DAI SO LOGIC VA CAC PHAN TU LOGIC CO BAN
3.7.1 cơ sử của đại số logic
ứ — Hệ tiờn dộ va dinh li
Đại số logic là phương tiện toỏn học để phõn tớch và tổng hợp cỏc hệ thống thiết
bị và mạch số Nú nghiờn cứu cỏc mối liờn hệ (cỏc phộp tớnh cơ bản) giữa cỏc biến
số trạng thỏi (biến logic) chỉ nhận một trong hai giỏ trị "1" (cớ) hoặc "0" (khụng cú)
Kết quả nghiờn cứu này thể hiện là một hàm trạng thỏi cũng nhận chỉ cỏc trị số "0"
hoặc "1", „
2 Người ta xõy dựng 3 phộp tớnh cơ bản giữa cỏc biến logic đú là : -
Phộp phủ định logic (đảo), kớ hiệu bằng dấu "-" phớa trờn kớ hiệu của biến Phộp cộng logic (tuyển), kớ hiệu bằng dấu "+"
Phộp nhõn logic (hội), kớ hiệu bằng dấu "" Kết hợp với hai hàng số "0" và "1" cú nhớm cỏc quy tắc sau :
e Nhúm 4 quy tắc của phộp cộng logic : x+0=x, x+x=x - x+1= l1, xt+x= 1 (8-55) e Nhớm 4 quy tắc của phộp nhõn logic : , x.0= 0, x x x.1=x x.x =0 7 (3-56) bd ll e Nhom hai quy tắc của phộp phủ định logic &) = x, &) =x (3-57)
Cú thộ minh hoa tớnh hiển nhiờn của cỏc quy tắc trờn qua vớ dụ cỏc khúa mạch điện nối song song (với phộp cộng) và nối tiếp (với phộp nhõn) và hằng số "1" ứng
với khúa thường đúng nối mạch, "0" khúa thường mở ngắt mạch {4] [ð]
Trang 26` - Tồn tại cỏc định luật hoỏn vị, kết hợp và phõn bố trong đại số logic với cỏc phộp cộng và nhõn e Luật hoỏn vị : x +y =y†+x; xy = yx - (3-58) e Luật kết hợp x+ỷ.+z=(x+y)+z =x+@ +2) (8-59)
xyz = (xy)z = x(yz) `
e Luật phõn bố: xớy + z) = xy + xz / (3-60)
~ Xuất phỏt từ cỏc quy tấc và luật trờn cú thể đưa ra một số định lớ thụng dụng sau z x.y txy = x5 x(x + y) = xy xtxy =x; (x + y)( +z) = x + yz (3-61) xx ty) =x; syt+y=xty ` Định lớ Đemorgan : F(x, y, z,.„ +,) = FR, y, 2, „ +) Vi du: Œ%X1y+z)=x.y.zvà(xX.y.zỡ =x†+y+z (3-62)
b — Hàm logic 0uà cỏch biểu diễn chỳng
Cú 3 cỏch biểu diễn hàm logic tương đương nhau :
- Biểu diễn giải tớch với cỏc kớ hiệu hàm, biến và cỏc phộp tớnh giữa chỳng Cú „
hai dang giải tớch được sử dụng là dạng tuyển : hàm được cho dưới dạng một tổng của cỏc tớch cỏc biến và dạng hội - dưới dạng một tớch của cỏc tổng cỏc biến
Nếu mỗi số.hạng trong dạng tuyển chứa đủ mặt cỏc biến ta gợi ‘do 1A một mintec
kớ hiệu là m và cú dạng tuyển đầy đủ, tương tự với dạng hội đẩy đủ là tớch cỏc
maxtec (M) - :
Mỗi hàm logie cú thể cú vụ số cỏch biểu diễn giải tớch tương đương ngoài hai dạng trờn, tuy nhiờn chỉ tổn tại một cỏch biểu diễn gọn nhất, tối ưu về số biến và số số _ hang hay thừa số và được gọi là đạng tối thiểu Việc tối thiểu hớa hàm logic, là đưa chỳng từ một dạng bất kỉ về dạng đó tối thiểu, mang một ý nghĩa kinh tế ki thuật đặc biệt khi tổng hợp cỏc mạch logic phức tạp -
Vi du : Dang tuyộn dộy di F = xy.2 + xyz + xyz = m, +m, + my
Dạng hội đẩy đủ F=(x +y + a)(e +yt2)(x +y +z) =M,.M, My
~ Biộu diộn ham logic bằng bang trang thỏi trong đú liệt kờ toàn bộ số tổ hợp biến cú thể cú được và giỏ trị hàm tương ứng với mỗi tổ hợp đó kể
Vớ dụ với FQ@, y, z) = xyz + xyz + xyz = m, + me + m, (3-63)
Trang 27` Dạng giải tớch của F gộm 3 mintec (ứng Bảng 3.2 với cỏc tổ hợp thứ 1, 6, 7) hoặc gồm 5
maxtec (ứng với cỏc tổ hợp cũn lại) Số tổ hợp
- Cỏch biểu diễn hàm logic bằng bỉa cacnụ là biểu diễn bằng một đồ hỡnh cỏc -|_
ụ vuụng mỗi mintec được biểu thị bằng 1 ụ Trị số của mintec là trị ghi trong ụ vuụng
đú Hai ụ vuụng kề nhau chỉ được khỏc-
nhau giỏ trị của 1 biến, cỏc hàng và cột được đỏnh số theo trị của biến tương ứng Vớ dụ cụ thể với hàm hai, ba hoặc 4 biến
cho trờn cỏc bảng dưới (xem bảng 3.3)
(a) (b) (c) tương ứng
Lấy vớ dụ hàm F cho theo bảng trạng thỏi (3.2) hay biểu thức (3.63) gồm cú 3
mintec cú giỏ trị l (la mj; mg va m7) va 5 mintec con lại cú giỏ trị 0 (ở đõy giỏ trị
0 ta để trống cho đơn giản, xem bảng 3.34) ad N ơI Œ Gt kẻ Q2 bộ rÍ Câ —-, — —ơ —- CC CC m—CC CO _——ơCC | —- CC —C =C =C —m—CCCCC—=C| m4 Bảng 3.3 2 >x đ>—X xg | TT (LEGION â foi i â fea no # XYƠ [xg 0|XðZ|Xv?7|xwZ|xzz 0/7: J4 [7,z| 2 7 = ZI = (ing) UI X# |XW | {Í|X?z|xwz|xz |xỹz ỉ1 [m |#|2a|| %Ă A 7 ằ *Yt [my [m; |myz|/; (Ay) (9) ‘ % 40 |2 |2 ||; oy Ê) ,
e- Phương phỏp tối thiểu húa hũm logic bằng bỡa cacnụ
Để thực hiện việc tối thiểu húa hàm logic bằng phương phỏp cacnụ, cần nắm vững
quy tắc dỏn ụ sau đõy : , -
"Cỏc ụ chỉ khỏc nhau một giỏ trị biến được gọi là kề nhau, (tớnh cả cỏc biến của
hàng và cột) Hai mintec cú trị l kề nhau sẽ được thay thế bằng một mintec mới cú số biến giảm đi một Tổng quỏt nếu cú 2” mintec cú trị l kể nhau thỡ chỳng được
thay thế bằng chỉ một mintec mới với số biến giảm đi n"
_ Tuần tự cỏc bước tiến hành là :
Bước 1 : Chuyển hàm logic về dạng cỏc mintec cú đủ mặt cỏc biến số hay phủ định của chỳng
Bước 2 : Lập bỡa cacnụ cho hàm dạng đẩy đủ ở bước l đó cớ
Bước 3 : Tiến hành dỏn từng nhúm 2” cỏc ụ cú trị "1" nằm kề nhau thành I khối
vuụng hay chữ nhật theo nguyờn tắc : số ụ dỏn được trong mỗi nhúm là tối đa, số nhớm độc lập (khụng chứa nhau) sau khi dỏn là ớt nhất
Ta hóy xột cỏc vớ dụ cụ thể sau để làm rừ quy tắc trờn :
!
Vớ dụ 1 : Tối thiểu hàm
F, = xy#z +xyz+ zyz + xyz+ xyz + xyz = mụ +mị +ma+mạ + mạ + my — (8-64Ÿ'
Trang 28Bước 1 khụng cần nữa vỡ Fị đó cú dạng đẩy đủ - Bảng 3.4
Bước 2 lập bỡa cacnụ : Đõy là hàm 3 biến
gồm 6 mintec cú trị "1", 2 mintec cú trị "0" (xem
bảng 3.4)
Bước 3 : Dỏn cỏc ụ theo từng nhúm : nhúm A cú 4 ụ ứng với hàng z = 1 Trong nhớm này chỉ trị z khụng đổi, cũn trị x và y thay đổi theo
từng cột, vậy mintee mới chi cũn biến z : A = 2
Nhớm B cú 4 ụ ứng với cỏc cột xy = 00 và
xy = 10
trong đú cỏc trị x và z thay đổi, a ÿy khụng đổi mintec mới cũn 1 biến y : B = y
Hết quả sau khớ tối thiểu =A+B=zty (3-65) `
Lưu ý rằng : 1) cú thể tối thiểu F, theo cỏc ụ trống ở đú FĂ nhận trị 0, lỳc đú dang maxtộc cia F, là :
= (x +y + z)(e + y +z) = M).Mg hay co thộ viột duội dang tổng cỏc minbúc :
Fi = xyz + xyz = m2 + m6
Thực hiện đỏn 2 ụ trống sẽ mất đi biến x vi x dao tri, con lai
F, = yz ỏp dụng định lớ Demorgan (3-62) cho Fq lưu ý tới quy tắc (8.57) cú
Fi = y +z hay Fi = y + z chớnh là kết quả (8-65)
2) Một hay vài ụ trị 1 co thộ dựng nhiều lần khi tối thiểu
e Vớ dụ 2 : Cho F¿ biểu diễn dưới dạng bỡa cỏcnụ của 1 hàm 4 biến ở bang (3.5) 6 đõy khụng cần :2 bước tối thiểu đầu tiờn vỡ đó cho trước `
Bảng 35 Bước 3 việc đỏn ụ sẽ cho ọ nhúm
Nhớm A : gồm 8 ụ ứng với 2 dũng trờn :
_ gv = 00 va zv = Oi, trong nhúm này cỏc
biến x, y, v dao tri vay chi cdn z: A = z Nhớm B : gồm 2 ụ ứng với cột xy = 00 hang
zv = 00 và zv = 10;
Ở đõy chỉ z đóo trị, cũn lại xyv Vay B = xy
Nhom C g6m 2 6 dng cot xy = 11 hang zv = 00
và zv = 10 tương tự chỉ cú z đảo trị cũn lại
Œ = xyv Kết quả sau khi tối thiểu, F¿ tử dạng
tổng của 10 số hạng (mỗi số hạng đủ 4 biến) về dạng rỳt gọn :
Fo = A+B+C = 24x txyv (3-66)
Trang 29Sau khi đó tối thiểu hàm logic, người ta tỡm cỏch thực hiện nú bằng cỏc phần tử
logic cơ bản sẽ được trỡnh bày ở phần tiếp sau
d - Cỏc hệ thống số dếm thường sử dụng trong kỉ thuột số
- Hệ đếm thập phõn Hindu sử dụng cỏc số đếm Arập từ 0 đến 9, Một số N bất
kỡ (thực, hữu tỉ) được biểu diễn dưới dạng thập phõn :
(No = ay108 + + a2109 + b10! + + bạ107
= (ay Ag by Bato oo (3-67)
trong dộ a; chi phan nguyộn bị chỉ phần thập phõn 0 < aj, bj < 9 a, bj 1a cdc sộ nguyờn, khụng õm và khụng quỏ 9 Qua đú, thấy rừ cỏc đặc trưng cơ bản của một hệ thống số đếm là :
e Tổng cỏc chữ số được sử dụng bằng cơ SỐ
e Chữ-số lớn nhất bằng cơ số trừ đi] -_
e Giỏ trị thực của mỗi số bằng chớnh nú nhõn với giỏ trị của vị trớ của nú
- Hệ đếm nhị phõn : 6 day chi st dung hai chữ số là 0 và ]
(N); = O2 + + Cạ22 +dị2 + + d2”
= (Cy Cy, dy dia (Cy, dj) = 0 hoặc 1) (3-68)
Hệ thức (3.68) cho cỏch biểu điễn đầy đủ hay rỳt gọn của sộ N trong hệ đếm nhị phõn (cơ số hai) Mỗi giỏ trị Ơi được gọi là l bớt nhị phõn Vi du : (N)2 = (1011,
1101)2 sẽ tương đương với số thập phõn là (N)io= 1.2” + 0.27 + 12! + 12 + 1.2 !1+
+12 2+ 02 2+ 12 *(1,812810
e Để thực hiện biến đổi một số từ hệ đếm cơ sở này sang hệ cơ sở khỏc, người
ta thực hiện chia liờn tiếp số cần đổi cho cơ số của hệ sẽ chuyển đến cho tới lỳc số
dư nhỏ hơn cơ số Cỏc kết quả của phộp chia và số dư cuối cựng cho một bộ số mới
là biểu diễn của số đó cho trong hệ đếm mới
Vớ dụ chuyển biểu diễn số (N)io sang hờ đếm cơ số a
(Nhi = qạ4 †.rọ (ry < qo) qo = qa try (tr) < gq) (3-69) Gn-1 = Gn 29 th (qq < @ Œạ < a) lỳc đú (Na = qn, am! +.” + + ral + r,.a° = (QnFn TiTo)¿
-~ Cỏc hệ thống số đếm thường sử dụng trong kỉ thuật số :
Bảng 3.6 đưa ra cỏc cỏch biểu diễn một số trong bốn hệ đếm thụng dụng thường gặp trong kỉ thuật tớnh toỏn (viết cho 16 số đầu tiờn của hệ thập phõn)
Trang 30Bảng 3.6 Cỏc hệ đếm thụng dụng Hệ 10 Hệ 2 Hệ 8 Hệ 16 Hệ 10 |: Hệ 2 Hệ 8 Hệ 16 0 0000 00 00 8 1000 10 08, 1: 0001 01 01 9 1001 41" 09 2 0010 02 02 10 1010 12 0A 3 0011 03 03 11 1011 18 0B 4 0100 04 04 ` “12 1100 * 14 0C 5 0101 '05 05 13 1101 15 0D 6 0110 06 06 14 1110 16 0E 7 0111 07 07 -lỗ 1111 17 oF VÍ dụ cú'4 cỏch biểu diễn tuong duong : (14);) = (1110) = (16), = (OE)j 3.7.2 Cỏc phần từ logic co ban ,
Cỏc phộp toỏn cơ bỏn của đại số logic cú thể được thực hiện bằng cỏc mạch khúa
điện tử (tranzito hoặc IƠ) đó nờu ở phần 3.1 Nột đặc trưng nhất ở đõy là hai mức
điện thế cao hoặc thấp của mạch khúa hoàn toàn cho một sự tương ứng đơn trị với
hai trạng thỏi của biến hay hàm logic Nếu sự tương ứng được quy ước là điện thế thấp - tri "0" va điện thế cao - trị "1" ta gọi đú là logic dương Trong trường hợp
ngược lại, với quy ước mức thế thấp trị "1" và mức thế cao.- trị "0", ta cú logic õm Để đơn giản, trong chương này, chỳng ta chỉ xột với cỏc logic dương
a ~ Phần tủ phủ định logic (phần tử dảo - NO)
- = Phần tử phủ định cú ! đầu vào biến và I đầu ra thực hiện hàm nhủ định logic :
Fyo = Ơ (3-70)
tức la Fug = = 1 khi x = 0 hoadc ngwoc lai Fyg = 0 khi x = 1 Bang trang thỏi, kớ
hiệu quy ước và giản đồ thời gian minh họa được cho trờn hỡnh 33la, b và c tương ứng Xx 1 ƒ ⁄ 0 a a: Xx | Fue #— o—z““ 7 7 7 t ! ' ứ | 7 yo F—_ 7 0 ( ` ) ÿ a ằ t ; a) ) w Ê ?
Hinh 3.31%: Bang tạng thỏi (4) Ke hiệu quy trớc (b) và giản đồ điện ỏp mỡnh họa (c) của phần tử Nể,
Trang 31cỏc lối ra phõn tải của T; Mạch vào của sơ đồ dựng tranzito TĂ mắc kiểu BC và tớn hiệu vào (x) được đưa tới cực emitơ của Tị, thể biện là cỏc xung điện ỏp cực tớnh
dương (lỳc x = 1) cú biờn độ lớn hơn mức Uy hoặc khụng cú xung (lỳc x = 0) điều
khiển x, khda (lỳc x = 1) hay mở (lỳc x = 0) Nghĩa là khi x = 0 T, mở, điện thế Ứci = Úpg; ở mức thấp là Tạ khúa, điều này làm T„.khúa (vỉ Up; ở mức thấp) và Tụ mỡ (vỡ U,; ở mức cao), kết quả là tại đầu ra, điện thế tại điểm A ở mức cao hay
~Pno = l Nhờ Tạ mở mức thế tại A được nõng lờn xấp xỈ nguồn +E (ưu điểm hơn
so với việc dựng một điện trở R„;) nờn Tụ được gọi là tranzito "kộo lờn", điều này cũn
làm tăng khả năng chịu tải nhỏ hay dũng lớn cho tầng ra Khi x = 1, tinh hinh sộ ngược lại T, khớa, T; mở làm Tạ khúa và T; mở dẫn tới PNo = 0
Ta cũng cú nhận xột sau :
e Kết cấu mạch hỡnh 3.32 khụng cho phộp đấu chung cỏc lối ra của hai phần tử đảo kiểu sũng song nhau (3.32b) vỡ khi đú nếu Pqoi = 1 và PNo¿ = 0 sẽ xảy ra ngắn
mạch Tạ, với Tạ; hoặc ngược lại Lỳc đú cần sử dụng cỏc phần tử NO kiếu để hở
colectơ Tạ (khụng cú Tạ) và dựng điện trộ R376 mạch ngoài
Fos
Ky b~- Fig
X; Ù Faz %
Hỡnh 3.32 : Bộ đảo TTL cú đầu ra hai trỏng thỏi kết cấu dưới dạng một vớ mạch số (a) Kiểu mắc chung sai đầu ra cho hai phần tử Nể (b}
e Cơ thể kết cấu phần tử NO từ 1 cặp MOSFET kờnh n và kờnh p (một loại
thường mở và một loại thường khúa) như hỡnh 3.33
Khi x = 0 (Uwa = 0) Tạ mở TỊ khúa Hoo
U, = Upp hay Fro = è
a T
Khi x = 1 (Uuo = UDp) T2 khúa Tị mở —] : cm
U,, = 0 hay Fyo = 0
Sơ đồ hỡnh 3.33 được chế tạo theo cụng nghệ CMOS x, J
và cố ưu điểm căn bõn là đũng tĩnh lối vào cũng như Fo
lối ra gần bằng 0
b - Phần tứ uờ (AND) là phần tử cú nhiều đẩu (enh )
vào biến và một đầu ra thực hiện hàm nhõn logic, ` ` ?
tức 14 ham Fanp :
Trang 32CMOS- Để minh họa, hỡnh 3.39 đưa ra một phần tử NAND dựa trờn cụng nghệ TTL, sử dụng loại tranzito nhiờu cực emitd, cú ưu điểm là bảo đảm mức logic, tỏc động nhanh và khả năng tải lớn :
a
Udk
Hỡnh 3.39 : Nguyờn lớ xõy dựng Hỡnh 3.40: Phần tứ logic NAND TT thực tế cú “phan at NAND loại TTL đầu vào điều khiển (loậi 3 mạng thỏi ra Gn định)
Với mạch 3.39 khi tất cả cỏc lối vào cú điện ỏp cao (xị = x2 = X3 = 1) TM khúa UƯeM = Ubgạ ở mức cao làm Tạ mở PNAND = 0 Nếu chỉ một trong cỏc lối vào cú mức điện ỏp thấp tiếp giỏp emitơ - bazơ tương ứng của TM mở làm mất đũng la nờn T; khúa : PNAND = I Thực tế Tạ,được thay bằng l1 mạch ra (h.3.40) dạng đẩy kộo tương
tự hỡnh 3.32 cho dong ra lớn tăng khả năng tải và chống nhiễu Khi Tạ khúa Tạ cũng
khúa (đo Ugạ = 0) FNAND = 1 nhờ bộ lập cực emitơ T4 trở khỏng ra thấp tăng khả
năng chịu tải cho toàn mạch / :
Khi Tạ mở Ta mở T4 khúa, D tỏch nhỏnh Tạ khỏi mạch ra PNAND + 0,1V)
e Để điều khiển tầng ra, cú thể dựng một lối vào đặc biệt khi Ủay = 0 (mức thấp) Tạ Ta đều bị khúa (trạng thỏi ổn định thứ 3 của sơ đổ cũn gọi là trạng thỏi trở khỏng
cao) Khi Uauy ở mức cao điờt é” khớa, sơ đồ làm việc bỡnh thường như đó phõn tớch ở trờn với hai trạng thỏi ổn định cũn lại Tớn hiệu Uuy được gọi là tớn hiệu chọn vỏ (CS) tao kha nang cho phộp (lic CS = 1) hay khụng cho phộp (luc CS = 0) mach -NAND làm việc, điều này đặc biệt thuận lợi khi phải điều khiển nhiờu NAND làm
việc chung với 1 lối ra
0 (mức ra cỡ
e - Phin tử hoặc - phi dinh (NOR) gộm nhiễu đầu vào biến, một đầu ra thực
Trang 33X _f] J) ye +; Ls \Fuo Xr pp—wee Xo ae 0.0 , — to! 01 ? La t i oO ( ) Fuge | \ a | 7 110 1 [= t 2 4 m
ˆ Hỡnh 3.41 : Bảng trạng thỏi (a) kớ hiệu quy tức (b), giản đồ thời gian (c) của phần tử NOR
e Hỡnh 3.42 cho kết cấu thực hiện PNOR trờn cụng nghệ RTL
Khi ớt nhất một trong cỏc cửa vào cú xung đương mở, điện ỏp ra ở mức thấp FPNOR
= 0, cún khi xị = X2 = = xn = 0, do cỏc tranzito được thiết kế ở chế độ thường khúa Tat cA cdc tranzito khda FNor = 1 (lưu ý nếu thiết kế cỏc tranzito thường mở thỡ mach
hoạt động như 1 phần tử NAND với cỏc xung
vào cực tớnh õm điều khiển khúa cỏc tranzito)
e Co thộ thực hiện phần tử NOR dựa trờn cụng nghệ MOS hoặc CMOS (từng cặp
MOSn và MOBọp với mỗi đầu vào) với nhiều
ưu điểm nổi bật : thời gian chuyển biến nhanh, khụng cú dũng dũ và tiờu thụ cụng suất cực bộ [4,6]
Hỡnh 3.42 : Phần nt NON với cực colectơ hở,
3.7.3 Cỏc thụng số đặc trưng của phần tử IC logic
Để đỏnh giỏ đặc tớnh kĩ thuật và khả năng sử đụng của IC logie, người ta thường
ˆ gử dụng cỏc tham số cơ bản sau :
Tớnh tỏc động nhanh (phản ứng về thời gian của phần tử với sự biến đổi đột biến của tớn hiệu vào) thể hiện qua thời gian trễ trung bỡnh khi truyền tớn hiệu
_xung qua nú :
th +t)
Turễ = 2 (3-75)
t* la thời gian trễ sườn trước khi chuyển mức logic "0" lộn "1" t là thời gian trễ sườn sau khi chuyển "1" về "0" ‘
Nếu Tyg < 1078s cố loại phần tử cực nhanh
Tra < 3.107Ÿs loại nhanh Tra < 3.10°’s loai trung bỡnh
Tid 2 0,3 us loại chậm
Trang 34e Khả năng sử dụng thể hiện qua số lượng đầu vào m và hệ số phõn tải n ở đầu
ù đầu vào của cỏc phần tử logic khỏc cú thể ghộp với đầu ra của nú)
= 4 +10, nếu cú cỏc bộ khuếch đại đệm 6 dau ra cd thể tăng n = 20 + 50;
e Người ta quy định với những phần tử logic loại TTI, cỏc mức điện ỏp (mức logic) cao và thấp như sau (với logic dương) :
Dải đảm bảo mức "1" ở đầu ra +E > Un = 9,4V Dai dam bao mức "0" ở đầu ra , 0,4V = Urao 2 OV
Dải cho phộp mức "1" ở đầu vào +E 2 Uy 2 2V
Đải cho phộp mức "0" ở đầu vào 0,8V = Uvo 2 OV
Như vậy, dự trữ chống nhiễu ở mức "1" là 2 + 2,4V dự trữ chống nhiễu mức "0" 1a 0,4 + 0,8V
.Độ chờnh lệch cực tiểu giữa 2 mức logic tại đầu vào 0,8V + 2V,
e Tớnh tương hỗ giữa cỏc phần tử logic khi chuyển logic đương =3logic õm : NO — NO
OR — AND NOR — NAND
3.8 CAG PHAN TU LOGIC THONG DUNG
3.8.1 Phần tử tương đương (đồng dấu) cú hai đầu vào biến, 1 đầu ra thực hiện phộp
so sỏnh tương đương :
Fria = x1x2 + X1X2 (3-76)
Fig = 1 khi cỏc biến vào cú cựng giỏ tri ‘ Fia = 0 khi cde biộn vao khac tri nhau
e Bảng trạng thỏi, kớ hiệu quy ước vào đồ thị thời gian minh họa của phần tử
tương đương cho trờn hỡnh 3.43 ` Xy X¿ Tu cử x 0 0 1 " ƒ 1 *0 1 0 E 0 a oft 1 0 | 0 (I ơx 1 1 1 1 l7 X? t | i | a) oN Aid 0 ‡ Ị ỉ Ă| lữ? — Fid L1, pyle X¿ 471 Tự 4 [1/1 | b ol lo ol lol _Ât ỉ
đỡnh 3⁄43: Bảng tang thỏi (4) : kớ hiệu quy ước (b) : : giản đồ thời gian (c) của phầm nỉ trong đương
Trang 35on fig Xx a) / P Fu, 42 4 @)
Hỡnh 3.44 : Phần tỉ nương đương cẩu trỳc từ phần tử NAND (a) “hoặc phần tử NOR (b)
đ P¿¿ được xõy dựng từ cỏc phần tử cơ bản đó cú ở 3-72, tuy nhiờn cú nhiờu cỏch lựa chọn, vi du ap dung dinh li Demorgan (3-62) cho F4 cú
te = & Hx) + & + xo (3-77)
Từ (3-77) ta cú cỏch xõy dựng F¿¿ từ cỏc phần tử NAND hoặc từ cỏc phan tt NOR (h.3.44)
3.8.2 Phần từ khỏc dấu (cụng modun 2) là phần từ cú hai đầu vào biến, 1 đầu ra thực hiện phộp cộng mođdun 2 khụng nhớ
Fyq = XX + XỊX; = xX; Ox, - (3-78)
Pịa = | khi cỏc biến vào cú trị khỏc nhau “
Fyq = 0 khi cdc biộn vao cơ trị giống nhau
Bảng trạng thỏi, kớ hiệu quy ước và đồ thị thời gian minh họa của hàm “khỏc dấu (3- 78) cho trộn hinh 3.45 Dộ dàng nhận xột là Fra = Fia hay Tạ = % @ % (3.79) Từ đú cú thể xõy dựng F¿„ từ cỏc mạch hỡnh 3.44 : ar Fad 4 safe) pp Lym LÍ i 0 - 0 0 (3 % 4 IƑT] 0 1 1 * ))— ) L it ao z 1 0 1.|.\ # fet opp Trị La dt 1 1 0 l wl rote by oA AA , 4) _€}
ˆ Hỡnh 345 : Đảng trạng thỏi (4), ki hiệu quy ước (b) giản đồ thời gian (c) của bộ cộng modun 2 ỡ
Trang 36-Cần lưu ý tới một tớnh chất khỏc của phộp cộng modun 2 là : â
Nếu xị @ x¿ = xa thè xị đ@ x3 = x2 va x2 @ X3 = XI (3-80)
3.8.3 Phần tử so sỏnh bai số nhị phõn thực hiện thuật toỏn so sỏnh hai số nhị phõn
An = (an alaolo và Bạn = (bn biBo)2 :
Kột quả so sỏnh phỏt hiện ra một trong ba trạng thỏi cú thể xõy ra : An < B, hoặc Aa = Bạ hoặc An > Bạ a - Phộp so sỏnh bằng nhau ơ ấy
A = B khi tất cả cỏc bớt nhị phõn tương — ỳp je)
ing bang nhau (a, = bị) Để so sỏnh từng a : 4=8
bớt trong cựng cấp (cựng chỉ số j), người ta b @đèe— ——] =
dựng một phần tử tương đương hỡnh 3.43, 1 4 : ss
kết: quả sau mỗi phộp so sỏnh từng bớt tổng hợp lại qua một phần tử AND (3.46) _ —
fh
b- Phộp ao sỏnh van nang hai số 1 bớt
Phần tử so sỏnh hai số 1 bit cú 2 đầu Hỡnh 3.46 : Mạch so sỏnh bằng nhau của + vào biến, 3 đầu ra thực hiện bảng trạng ˆ hai số nhị phõn n bớ ơ
3 ng 2 ấy Fi, = 1 khiA = B; Fy = 0 khi A = B
“thỏi hỡnh 3.47 (a) và cú sơ đồ cấu trỳc cho ~ ` đoại TC DM8131 2x6 cửa vào
trờn hỡnh 3.47b - AM25LS2521 2x8 cửa vào) ` Xs Lo x x] Fy Fy Fs ơ _ S——2 (X,=Xz) XỊ>X¿ | xị=X¿ | Xi<X¿ Ấp 0 0 0 1 0 X.\yx 0 1| 0 0 1 Pp) đ F(X, >%) 1 0 1 0 0 , , pipet} Le D—$2 5 0x, 0%) a) a TT
_Hỡnh 3.47 : Bỏng tạng thỏi (a) và cấu trỳc
, phầm tứ sa sỏnh van nding 2 bit (6)
c— So sỏnh hai số nhị phõn nhiều bit A, vdi B,
- Thực hiện phộp so sỏnh theo thuật toỏn thụng thường, bắt đầu với 2 bit nhị phõn cấp cao nhất an và bạ (đựng cấu trỳc 3.47b), nếu kết quả cho Fan) = l(a, = bạ) thỡ tiếp tục với 2 bớt cấp thấp hơn kề đú (a„ ạ và bạ Ă) Nếu kết quả so sỏnh a, với bị
cho Fy(,) hoac Faq) bang 1 thỡ đơ là kết quả chung của việc so sỏnh Ân với Tụ,
Vớ dụ | Fy) = 1 thi A, > B,
Fyny = 1 thi Ay < By ` (8-81)
'ết luận của hệ thức (3-81) đỳng với mọi chỉ số bit tại đú xõy ra kết quả so sỏnh
là hơn kộm (vớ dụ tới bit thứ Ă cú Fị¿ hoặc Tp bằng 1), tất nhiờn điều này thỡ xẩy
ra sau khi tất cả cỏc kết quả so sỏnh ở cỏc bit cao hon là Fy = 1
Dựa vào nhận xột trờn với An và B„ nhiều bit, việc so sỏnh thực hiện cú thể theo hai cỏch :-
-e Tuần tự từ cặp (a„ bạ) tới cặp (a„ bạ) (kiểu nối tiếp) œe Đồng thời với từng nhúm 4 bit (kiểu song song - nối tiếp)
Trang 37Phương phỏp sau cho tốc độ nhanh hơn nờn được dựng phổ biến trong thực tế, với cỏc IC 4 bit chế tạo sẵn (SN7485 hay MCI14585 ) Hỡnh 3.48 đưa ra cấu trỳc bộ so sỏnh 2 số nhị phõn 16 bit theo phương phỏp song song - nối tiếp
Cỏc bit tương ứng được chia thành 4 nhúm 4 bit được đưa vào so sỏnh đồng thời trong cỏc bộ so sỏnh K, + Kự Cỏc kết quả được tiếp tục đưa tới bộ so sỏnh Ks Tai đầu ra Ks sộ nhận được kết quả chung tựy theo giỏ trị cỏc hàm F;F; hay Fy % 'ỉy 5/7/11: 94 84 NĂNG % ae | 476 6 74) 473] 72 ( bg i Ử | I Ẻ &, đồ: 8; 6; 8; 6; đ, 6, by 2,43 | aby 8,6, de a3 b; ao bo Ky Ky `” K; Ky Ácó 4>ụ 4‹õ 4ằ# 4{Ä ADB ‘A <8 ADB 7 LIIEE===—— Mi “ 82; % 4, %% Xs ` : ACB A=8 ADE ES Fy (An By) BA by) (Aa>õ„ )
Hỡnh 3.48 : Cấu tỳc bộ so sỏnh 16 bự kiểu song song trờn cơ sở cỏc ẽC so sỏnh loại 4 bit
3.8.4 Phần từ nửa tổng : là mạch logic 2 đầu vào biến, 2 đầu ra thực hiện hệ hàm ra : S =x, @ x P =xi.x; (3-82) Bảng trạng thỏi và mạch thực hiện hàm nửa tổng cho trờn hỡnh 3.49 x 1 x 2 S P , -Á: 0 0.010 x â $ 0 1 1 0 ? + : 1 0 1 0 - |1 1 0 1 p- &) by
Hinh 3.49 : Bảng trạng thỏi (4) cấu trỳc (b) của phần tử mia tổng
Cấu tạo gồm 1 phần tử cộng modun 2 và 1 phần tử AND với ý nghĩa là bổ sung,
phộp cộng cú nhớ sang bậc cao hơn :
195
Trang 383.8.5 Phần tử tổng toàn phần gồm 3 đầu vào (2 đầu vào biến và 1 đầu nhớ của nhịp trước tới) và 2 đầu ra (thực hiện cộng modun 2 và cú nhớ cho nhịp sau)
eBảng trạng thỏi của bộ tổng nhịp thứ k, bỉa cacno biểu diễn cỏc hàm ra cho ở hỡnh 3.50 C9) 00 ty 00 07 ù1 72 F71 2 / 71 X Vk Pee] Pe Sk Pkt So 0 0 010 0 ớ L/ J7 | ƒ 0 o o 1 0/0 T0 1 Nie YK 1 0 1 1 1 0 (Sr) oo 01 7 72 1 0 00 1 : 1 0 1 1 0 ? , 7 1 1 0 1 0 Pr-1 , L1 11 4 ry) 7 7 a) 4) Hinh 3.50 : Bang trang thdi (a) va bia cacno (b) của bộ tống đầy đủ (nhịp thứ k)
Trang 393.9 MOT HE LOGIC THONG DUNG
`3.9.1 Cỏc trigơ số
Trigơ số là cấu trỳc cú hai trạng thỏi ổn định bền dựa trờn việc gộp hai phần tử NAND hoặc hai phần tử NOR trong cỏc vựng phõn hồi kớn (3.62a và b) Cỏc cấu trỳc dạng 3.52 (a) va (b) cũn gọi là cỏc trigs RS khong đồng bộ, là dạng cơ bản nhất để từ đú tạo nờn cỏc trigơ số phức tạp hơn sẽ được giới thiệu lần lượt trong phần này a - Trigo RS - Xuất phỏt từ cỏc cấu trỳc z hỡnh 3.52 a và b phương trỡnh cho xỏc định hệ cỏc hàm ra cú dạng tương ứng là : Với mạch hỡnh 3.52a cú a s : Ss Q=F.Q 5 q=5.8 (3-84) “4 l Với mạch hỡnh 3.52b cú " `
Hinh 3.52 : Trgơ RS khụng đồng bộ
8= SFQ : đ Cấu trỳc từ NAND (a) va bang trang thdi ca no (c) ———— đ Cấu trỳc từ NOR (b) và bảng trạng thỏi tương ứng
Q=R.+@ (3-85) của nú (4)
Để cỏc hệ thức (3-84) và (8-85) mm =
đơn trị (nghĩa là chỉ cú hai trạng 5n Rn | đại | Sp Ri | Quy:
thỏi đẩi ỏi u ra ổn n đị định với 9 L ới =1 0 0 cấm 0 0 Qn
Q = 0 hay Q = OQ = 1) can cd 0 1 1 0 1 0
điều kiện cấm trạng thỏi vào 1 0 0 1 0 1 ,
S=R=l Cơ thể viết điều kiện cấm
"dưới dưới đạng khỏc là 1 1 Qn 1 1 cấm
S.R = 0 (3-86) e) d)
Từ cỏc hệ thức vừa nờu trờn, cú thộ viột cdc bang trang thai hinh 3.52c cho mach 3.52a va bang hinh 3.52d cho mach hinh 3.52b Nộu dộ Ơ dộn bang 3.52 c, hộ (3.84) - kết hợp với điều kiện (3-86) cỳ thể viết lại như sau
Qnt1 = Qp - 3, +E,
0 = RS, : " (8-87)
Cộng từng vế (3-87) và sau khi biến đổi đơn giản, sẽ nhận được phương trỡnh đặc
tinh cua Trigo RS dang : ,
Qui = [8 + FQ] _ (8-88)
Hệ thức (3-88) cho xỏc định sự phụ thuộc của trạng thỏi tương lai ở lối ra (Q„¿Ă)
vào trạng thỏi ra ở hiện tại (Qn) và những giỏ trị xỏc định khỏc nhau của cỏc biến lối vào R và Đ Đầu vào R được gọi là đầu vào xúa (Reset), đầu vào 8 — thiết lập
(Set)
- Cú thể minh họa hoạt động của cỏc trigơ RS hỡnh 3.52a và b bằng giản đồ điện ỏp xung tương ứng hỡnh 3:53 a và b
Trang 40? , , s 1 7 L, Ỷ 2 2, 2 | | 0 ¿ Ê 1 i Lè / | 1 Rug [ 7 | 1 tal, | tị | c7 | ot aol il 3 " La XIN Xa t Le ol \ 0 + a lal lợi ` &, 7! I | ly |, 2 Got 2 2 v.iến a)” j-
Hỡnh 3.53: Giản đồ điện ỏp tớn hiệu xung mỡnh họa hoạt động của trigơ RS khụng đồng bộ cú cẩu trỳc từ NAND (a) và từ NOR (0)
Với giả thiết trờn hỡnh 3.53 a và b, cỏc xung S và R đ, Ela cho trước, từ hệ
thức (3-87) hay từ cỏc bảng trạng thỏi 3.52c và d sẽ nhận được cỏc xung Q và @ 6 dau ra như trờn hỡnh 3.53 tương ứng Qua đú rỳt ra một nhận xột quan trọng đối với hai loại trigơ R8 cú cấu trỳc từ cỏc phần tử NAND và từ cỏc phần tử NOR
là :
e Với mạch hỡnh 3.52a trạng thỏi đầu ra Q hoặc 8 chỉ thay đổi ứng với lỳc cỏc
biến vào Š hoặc R chuyển từ trị "1" về trị "0" Ta gọi đú là loại trigơ chỉ phan ứng (lật) với cỏc sườn õm (đi xuống) của xung tớn hiệu đặt tới lối vào
ứ' Với mạch hỡnh 3.52b : Q, 8 chỉ thay đổi giỏ trị khi cỏc biến vào 8 hoặc R đổi giỏ trị từ "0" lờn "1" Ta gọi đú là loại trigơ chỉ lật với cỏc sườn dương- (ai lờn) của
: xung vào,
- Trigo RS loại đồng bộ :
~ Trigs RS dựng để nhớ thụng tin nhị phõn, thường người ta muốn trigơ chỉ phõn
ứng với tớn hiệu vào ở những lỳc xỏc định Cỏc thời điểm này được xỏc định nhờ một tớn hiệu vào phụ gọi là tớn hiệu đồng bộ C Mạch hỡnh 3 54 la dang trigo RS dong bộ tỉnh với đặc điểm cú thờm cỏc cửa vào phụ GaGa điều khiển nhờ tớn hiệu đồng
bộ Œ Khi C = 0 thỡ R = Đ = 1, theo bảng
3.52 c trigơ nhớ trạng thỏi trước đú Khi C - Ê
=1 mạch hoạt động như một trigo RS khụng
đồng bộ thụng thường đó núi trờn, dạng hỉnh
3.52a ,
b - Triga D (Delay) cộ6 1 đầu vao tin
hiệu, 1 đều ra, thue hiộn viộc lam trễ thong S
tin đi một nhịp (của tớn hiệu đồng bộ â) :
6, RP
qv = p" (3-89) Hinh 3.54 > RS triga đồng bộ Tĩnh