Giáo trình Kỹ thuật xung số (Nghề Điện công nghiệp, Điện dân dụng Cao đẳng)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG – SỐ NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG /QĐ-TCGNB ngày…….tháng….năm Ban hành kèm theo Quyếtđịnh số: 2021 Trường cao đẳng nghề Xây dựng Tháng , năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Mô đun Kỹ thuật xung - số mô đun chuyên môn quan trọng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Điện Dân Dụng mà dùng cho sinh viên ngành Cơ khí chế tạo, Cơ khí động lực, Cơng nghệ thơng tin… cịn dành cho học sinh thuộc bậc công nhân kỹ thuật, Trung cấp kỹ thuật Môn học cần phải học sau môn Lý thuyết mạch (kỹ thuật điện), Vật liệu điện, Điện tử Đồng thời, cần giảng dạy trước môn Kỹ thuật vi xử lý, PLC mơn chun mơnkhác Tồn nội dung mơ đun giảng dạy 88 giờ, nhằm cung cấp cho sinh viên lý thuyết kỹ thuật xung kỹ thuật số, hướng dẫn sinh viên thực hành thiết kế, lắp ráp số mạch Trên sở giúp người học có khả học tốt môn chuyên môn tiến tới có khả thiết kế hệ thống Bao gồm bài: Bài 1: Mạch dao động đa hài Bài 2: Mạch hạn chế biên độ ghim áp Bài 3: Các quan hệ logic thông dụng Bài 4: Flip - Flop Bài 5: Bộ dồn kênh (MUX) phân kênh (DEMUX) Bài 6: Mạch đếm ghi dịch Bài 7: Biến đổi D/A A/D Trong trình biện soạn giáo trình với đóng góp ý kiến quý báu từ thầy cô khoa Điện- Điện tử thầy, cô đồng nghiệp cố gắng để đưa phần kiến thức phù hợp kỹ cần thiết cho người học Tuy nhiên khơng tránh khỏi thiếu xót Rất mong đóng góp ý kiến từ thầy để giáo trình hồn thiện Quảng Ninh , ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn Chủ biên: Vũ Thị Thơ MỤC LỤC Nội dung Trang Tuyên bố quyền …………………………………………………………………………… …… Lời giới thiệu…………………………………………………………………………………………… Giáo trình môn học Mô đun: Kỹ thuật xung – số ……………….……………………………… Bài Mạch dao động đa hài…………………………………… ………………………………… 2.1 Mạch dao động đa hài lưỡng ổn ……………………………………….……………………… 2.1.1 Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn Transistor ………………………….…………… 2.1.2 Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ………………………….………………… 2.1.3 Mạch dao động đa hài dùng lưỡng ổn cổng logic ……………………………… …… 10 2.2 Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn ………………………………………………………… 10 2.2.1 Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn Tranzistor …………………………… ………… 11 2.2.2 Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn IC 555 ……………………………… …………… 12 2.2.3 Mạch dao động đa hài dùng đơn ổn cổng logic ……………………………… ……… 13 2.3 Mạch schmitt – trigger ……………………………………………………………… ……… 15 2.3.1 Mạch schmitt – trigger dùng tranzistor …………………………………………….…… 15 2.3.2 Mạch schmitt – trigger cổng logic ……………………………………………… ……… 18 Bài Mạch hạn chế biên độ ghim áp ……………………………………… ……………… 22 2.1 Mạch hạn chế biên độ ………………………………………………………………………… 23 2.1.1 Mạch hạn chế biên độ dùng Điốt …………………………………………… …………… 23 2.1.2 Mạch hạn chế biên độ dùng Tranzistor ……………………………….………………… 28 2.2 Mạch ghim áp …………………………………………………………………… …………… 32 2.2.1 Mạch ghim áp dùng ốt ……………………………………………………………… … 32 2.2.2 Mạch ghim áp dùng Tranzistor ……………………………………………… ………… 38 Bài Các quan hệ logic thông dụng ………………………………………………… 40 2.1 Các khái niệm ………………………………………………………………………… 41 2.2 Hệ thống số mã số ………………………………………………………………………… 43 2.2.1 Hệ thống đếm thập phân …………………………………………………………………… 43 2.2.2 Hệ thống số nhị phân ……………………………………………………………………… 44 2.2.3 Hệ thống só lục phân ……………………………………………………………………… 45 2.2.4 Hệ thống số bát phân ………………………………………………………………………… 46 2.3 Các cổng logic ………………………………………………………………………… 47 2.3.1 Cổng AND …………………………………………………………………………………… 48 2.3.2 Cổng OR ……………………………………………………………………………………… 49 2.3.3 Cổng NOT …………………………………………………………………………………… 49 2.3.4 Cổng NAND ………………………………………………………………………………… 50 2.3.5 Cổng EX – OR ……………………………………………………………………………… 51 2.3.6 Cổng EX – NOR …………………………………………………………………………… 52 2.4 Các biến đổi logic ……………………………………………………………………………… 52 Bài FLIP - FLOP ………………………………………………………………………………… 57 2.1 Flip – Flop S-R ………………………………………………………………………………… 58 2.2 Flip – Flop J – K ………………………………………………………………………………… 61 2.3 Flip – Flop T …………………………………………………………………………………… 64 2.4 Flip – Flop D …………………………………………………………………………………… 65 Bài Bộ dồn kênh (MUX) phân kênh (DEMUX) ………………………………………… 67 2.1 Bộ dồn kênh (MUX) …………………………………………………………………………… 68 2.1.1 Nguyên tắc dồn kênh ………………………………………………………………………… 68 2.1.2 Thực hàm logic dồn kênh ………………………………………………… 68 2.1.3 Bộ dồn kênh họ TTL ………………………………………………………………………… 69 2.2 Bộ phân kênh (DEMUX) ……………………………………………………………………… 71 2.2.1 Nguyên tắc phân kênh ……………………………………………………………………… 71 2.2.2 Thực hàm logic phân kênh ……………………………………………… 73 2.2.3 Bộ phân kênh họ TTL ……………………………………………………………………… 75 Bài Mạch đếm ghi dịch …………………………………………………………… 79 2.1 Mạch đếm ……………………………………………………………………………………… 80 2.2 Thanh ghi dịch ………………………………………………………………………………… 90 Bài Biến đổi D/A A/D ……………………………………………………………………… 102 2.1 Mạch chuyển đổi số - tương tự ……………………………………………………………… 103 2.2 Mạch chuyển đổi tương tự - số ……………………………………………………………… 106 Tài liệu tham khảo …………………………………………………………………………………… 110 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên mơ đun: Kỹ thuật xung - số Mã số mô đun: MĐ 23 Thời gian mô đun: 88 giờ; (Lý thuyết 20 giờ; thực hành, tập: 62 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí học song song với mô đun: Điện tử công suất, Chuyên đề điều khiển lập trình cỡ nhỏ - Tính chất: Là mơ đun chuyên môn nghề II Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước + Phân tích sơ đồ lắp ráp dạng tín hiệu đầu mạch tạo xung + Khảo sát nhận biết mạch logíc + Trình bày đƣợc cấu trúc, bảng chân lí mạch logic - Kỹ năng: + Đo, khảo sát dạng tín hiệu đầu mạch tạo xung theo yêu cầu + Biết cách biến đổi cổng logic + Lắp ráp số mạch ứng dụng đạt yêu cầu kỹ thuật - Năng lực tự chủ trác nhiệm: + Có ý thức học tập q trình luyện tập + Có tinh thần trách nhiệm trình thực hành cách bảo quản đồ nghề Nội dung mô đun: Bài 1: Mạch dao động đa hài Mục tiêu bài: - Kiến thức: + Trình bày sơ đồ nguyên lý, nguyên lí làm việc, linh kiên điện tử, tiêu chuẩn kỹ thuật, trình tự bước lắp ráp mạch theo sơ đồ cho trước + Phân tích sơ đồ lắp ráp dạng tín hiệu đầu - Kỹ năng: + Thực đƣợc bước lắp ráp mạch trình tự yêu cầu kỹ thuật + Lắp ráp mạch trình tự đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + Đo, khảo sát đƣợc dạng tín hiệu đầu theo yêu cầu - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Ý thức nghiêm túc học tập + Rèn luyện tác phong công nghiệp an toàn học tập, lao động Dụng cụ vật tư: a Dụng cụ Cho nhóm (3 sinh viên): STT Dụng cụ Đơn vị Số lượng Đồng hồ V.OM Cái Tesboard Cái 3 Kiềm cắt Cái Nhíp Cái Dây cắm testboard Cái Mỏ hàn Cái Chì hàn Cuộn Ghi b Vật tư STT Vật tư Đơn vị Số lượng Điode ; C Cái Tụ điện loại Cái IC 7805 ; IC 555 Cái Ghi Điện trở R (4K7/1K) Cái IC 7414 Cái 03 Bóng LED Cái 10 Nội dung 2.1 Mạch dao động đa hào lưỡng ổn … 2.1.1 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng Transistor Mạch dao động lưỡng ổn hay gọi mạch dao động hai trạng thái bền Trong đó,mạch thiết kế cho Q1 Q làm việc vùng dẫn bão hòa * Nguyên lý hoạt động: Giả sử ban đầu Q1 dẫn, Q2 tắt, mạch hình 1.21a trở thành hình 1.21b Lúc này, dịng I B1  VCC  VBE1 RC  R2 cực B transistor Q làm transistor Q tiếp tục dẫn Đồng thời, dòng IB2 =0 cực B transistor Q2 làm transistor Q tiếp tục tắt Do đó, khơng có tác động bên ngồi Q dẫn, Q2 tắt Vì vậy, trạng thái Q1 dẫn, Q2 tắt trạng thái ổn định mạch Để thay đổi trạng thái ta cấp xung âm vào Vi, làm V BE1