Giáo trình kỹ thuật xung

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH NGUYỄN THẾ VĨNH GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XUNG D NG CHO TR NH Đ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH – 2020 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật xung kiến thức sở ngành Điện – Điện tử nhằm cung cấp kiến thức liên quan đến phƣơng pháp để tạo tín hiệu xung biến đổi dạng tín hiệu xung Quyển sách mong muốn giúp cho sinh viên, học viên học Điện tử có kiến thức tín hiệu xung hiểu đƣợc nguyên lý mạch tạo xung, biến đổi dạng xung với nhiều linh kiện khác Qua kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm cho sinh viên chuyên ngành Điện tử, tác giả thấy lĩnh vực chuyên mơn nắm vững lý thuyết chƣa đủ mà phải đạt đƣợc kỹ tính tốn, thực hành, vận dụng, hầu hết chƣơng sách có ví dụ tập ứng với phần Từ kiến thức này, bạn đọc tự thiết kế mạch tạo xung với thông số yêu cầu cho mạch ứng dụng cụ thể Hy vọng sách cung cấp cho bạn đọc, sinh viên ngành điện, kỹ sƣ điện, cán kỹ thuật, thông tin cần thiết, giúp bạn đạt đƣợc hiệu cao học tập nghiên cứu Mặc dù có cố gắng nhƣng nguồn thơng tin thời gian hạn chế, cịn có vấn đề bạn đọc quan tâm chƣa đƣợc đề cập tới chƣa đầy đủ, mong bạn đọc thông cảm Tác giả chân thành cám ơn ý kiến đóng góp cho sách hồn thiện lần tái sau Mọi ý kiến góp ý xin liên hệ theo địa chỉ: TS Nguyễn Thế Vĩnh, Bộ môn Kỹ thuật điện – Điện tử, Khoa Điện, trƣờng Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, xã Yên Thọ, Thị xã Đông Triều, Tỉnh Quảng Ninh Địa email: vinhnt.edu@qui.edu.vn Xin trân trọng cảm ơn Nhà xuất Giáo dục tạo điều kiện giúp đỡ để sách hoàn thành sớm đến tay bạn đọc Chƣơng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Một số định nghĩa xung điện 1.1.1 Xung điện Xung điện tín hiệu đƣợc tạo nên thay đổi mức điện dòng điện khoảng thời gian nhỏ Từ mức thấp sang mức cao ngƣợc lại [1-5] Khi có dãy xung tác dụng lên mạch điện ta phân biệt hai trƣờng hợp: - Nếu khoảng thời gian xung đủ lớn so với thời gian độ mạch tác dụng dãy xung đƣợc nghiên cứu nhƣ tác dụng xung đơn - Nếu khoảng thời gian xung không đủ lớn so với thời gian độ mạch tác dụng dãy xung đƣợc nghiên cứu nhƣ tác dụng tín hiệu có dạng phức tạp 1.1.2 Các thông số xung điện Mỗi xung điện có số thơng số đặc trƣng cho nhƣ: hình dạng, biên độ, độ rộng xung, độ rộng sƣờn, độ sụt đỉnh… a Hình dạng Hình dạng xung quy luật biến đổi giá trị điện dòng điện theo thời gian Vài dạng xung thƣờng gặp nhƣ: xung hình nấc, xung hình chữ nhật, hình tam giác (răng cƣa), hàm mũ… (Hình 1-1) Xung hình nấc Xung vng Xung tam giác Hình 1-1 Các dạng xung Xung cưa b Biên độ xung Biên độ xung giá trị cực đại xung c Độ rộng xung tx Là khoảng thời gian tồn xung d Độ rộng sƣờn xung Ngƣời ta phân biệt hai loại độ rộng sƣờn xung: Độ rộng sƣờn xung trƣớc Tm1: gọi thời gian tăng, khoảng thời gian xung tăng giá trị từ đến giá trị cực đại Độ rộng sƣờn xung sau Tm2: gọi thời gian giảm, khoảng thời gian xung giảm giá trị từ trị cực đại e Độ dốc sƣờn xung Đôi thay cho thông số độ rộng sƣờn, ngƣời ta thƣờng dùng thông số độ dốc sƣờn xung để diễn tả độ dốc tăng giảm xung Ứng với độ rộng sƣờn xung trƣớc độ rộng sƣờn xung sau, ta có độ dốc sƣờn trƣớc độ dốc sƣờn sau đƣợc định nghĩa nhƣ sau: Sm1  UM Tm1 (1.1) Sm  UM U tm (1.2) f Độ sụt đỉnh Là độ giảm biên độ xung so với giá trị cực đại Ta thƣờng quan tâm đến độ sụt đỉnh tƣơng đối, đƣợc định nghĩa nhƣ sau: U  U (1.3) UM Các đại lƣợng định nghĩa đƣợc biểu diễn hình 1-2 u UM U Tm1 Tm2 TX Hình 1-2 Các đại lượng đặc trưng xung Trên thực tế xung lý tƣởng đƣợc thể nhƣ hình 1-3 Thơng thƣờng ngƣời ta khó xác định đƣợc điểm bắt đầu điểm kết thúc sƣờn xung Vì ngƣời ta quy ƣớc: Độ rộng xung đƣợc tính khoảng thời gian xung có giá trị lớn  U M Độ rộng sƣờn xung đƣợc tính khoảng thời gian xung tăng từ  U M đến (1   ).U M khoảng thời gian xung giảm từ (1   ).U M đến  U M Trong  đƣợc chọn tuỳ ý, thơng thƣờng ngƣời ta chọn:   0.01 hay   0.05 Hoặc   0.1 u UM (1 – β)UM βUM tm1 tm2 t UNGƯỢC t t tx t Hình 1-3 Dạng xung thực tế 1.1.3 Các thơng số dãy xung Thông thƣờng xung xuất dƣới dạng dãy xung có tính tuần hồn Dãy xung đƣợc đặc trƣng thông số sau: t a Chu kỳ xung Là khoảng thời gian hai lần liên tiếp xung lập lại nhƣ cũ b Tần số xung Là số xung tuần hoàn xuất giây: fx  TX (1.4) c Độ rỗng Qx: Đƣợc định nghĩa tỉ số chu kỳ TX độ rộng xung tX QX  TX tX (1.5) d Hệ số đầy xung Đƣợc định nghĩa nghịch đảo độ rỗng QX  Qx  tX TX (1.6) Từ công thức (1.4) (1.6) suy ra: fx  T  X (1.7) Qt X X 1.2 Các dạng xung 1.2.1 Xung đột biến Xung đột biến đƣợc gọi xung hàm nấc (step function) Có thể phân loại định nghĩa xung nhƣ sau: a Xung hàm nấc đơn vị (unit step funtion) Xung hàm nấc đơn vị xuất thời điểm t=0 nhƣ hình 1-4 u t Hình 1-4 Xung hàm nấc đơn vị Ta ký hiệu U0(t) để biểu diễn loại hàm đặc biệt 0 : t  t0 U (t )   1: t  t0 (1.8) b Xung hàm nấc đơn vị có thời gian trễ Xung hàm nấc đơn vị xuất thời điểm t = t0 nhƣ hình 1-5 u t0 t Hình 1-5 0 : t  t0 U (t  t0 )   1: t  t0 (1.9) c Xung hàm nấc có biên độ E Xung hàm nấc có biên độ E xuất thời điểm t0 nhƣ hình 1-6 u E t0 t Hình 1-6 U (t )  E.U (t  t0 ) (1.10) 1.2.2 Xung dốc tuyến tính Xung hàm dốc (ramp function) mơ tả hình 1-7 có dạng nửa đƣờng thẳng đƣợc định nghĩa nhƣ sau: u arctg K Hình 1-7 Xung hàm dốc t U (t )  K t.U (t ) (1.11) Trong K độ dốc, đƣợc tính bằng: K  tg (1.12) u arctg K t0 t Hình 1-8 Xung hàm dốc tổng quát  0 : t  t o U (t )  K (t  t0 ).U (t  t0 )    k (t  t0 ) : t  t0 (1.13) 1.2.3 Xung có dạng hàm mũ tăng Tuỳ theo thời điểm xuất xung, ta có hai loại sau đây: U E t Hình 1-9 Dạng xung hàm mũ tăng U (t )  E.(1  e t ).U (t ) (1.14) Trong đó: e  2.71828 số Neper  số thực dƣơng t   : U  E Khi t = 0: U  ; Khi  có giá trị lớn hàm tiến nhanh đến E U E t0 t Hình 1-10 Dạng xung hàm mũ tăng với thời gian dịch chuyển t=t0  u (t )  E  e   t t0  .u (t ) (1.15) 1.2.4 Xung hàm mũ giảm Tƣơng tự nhƣ xung hàm mũ tăng, ta có hai loại sau: U E t Hình 1-11 Dạng xung hàm mũ giảm U (t )  E.(1  e t ).U (t ) Khi: (1.16) t  0 : U       t  0 : U   E t   : U    số thực dƣơng Khi  lớn hàm suy giảm nhanh u E t t0 Hình 1-12 Dạng xung hàm mũ giảm với thời gian dịch chuyển t=t0 U (t )  E.e (t t0 ) U (t  t0 ) (1.17) Lƣu ý: Các hàm mũ tăng hàm mũ giảm có biên độ âm để khơng nhầm lẫn với trƣờng hợp có biên độ dƣơng Khi:   : U t   E t  t0 : U t0  t  t0 0 u t -E Hình 1-13 Dạng xung hàm mũ tăng theo biên độ âm Hình 1-13 biểu diễn dạng hàm mũ tăng với biên độ âm U (t )   E.(1  et ).U (t ) (1.18) u t -E Hình 1-14 Dạng xung hàm mũ giảm theo biên độ âm Hình 1-14 dạng hàm mũ giảm với biên độ âm U (t )   E.et U (t ) (1.19) 1.3 Mô tả xung đơn giản tổ hợp xung Theo nguyên lý chồng chất, đáp ứng mạch có nhiều tín hiệu kích thích đồng thời tổng hợp đáp ứng tín hiệu riêng lẻ sinh Một tín hiệu xung có dạng đơn giản nhƣ hình chữ nhật, hình thang, hình cƣa,… đƣợc phân tích thành tổng hữu hạn xung Khi tín hiệu xung tác dụng vào mạch điện ta xem nhƣ mạch điện chịu kích thích đồng thời xung hợp thành Nếu biết đƣợc đáp ứng mạch loại xung bản, ta nhanh chóng tìm đƣợc đáp ứng mạch loại xung đơn giản khác Vì việc phân tích xung thành tổ hợp xung hữu ích Sau ví dụ: Ví dụ 1.1: Xung hình chữ nhật u E t1 t2 t t1 t2 t u E -E Hình 1-15 Xung chữ nhật Vế đầu (5.12) dịng điện qua RB Q2 bão hịa, nên phải có giá trị dƣơng Do vế thứ hai (5.12) phải dƣơng:  ( RC  RE )(Vcc  VT )  Vcc ( RC1  Rk )  Suy ra: Rk   ( RC  RE )(Vcc  VT ) Vcc  RC1  VT  Hay: Rk   ( RC  RE ) 1  (5.13)   RC1  Vcc  Khi điều kiện (5.13) đƣợc thoả mãn, điều kiện (5.12) đƣợc viết lại:  ( RC1  Rk )( RC  RE ) RB   VT  ( RC  RE )(Vcc  VT )  Vcc ( RC1  Rk ) RC  RE VT (5.14)  Vcc  VT  RC1  Rk 1   V cc    RC  RE   Nếu quan tâm đến dòng điện rỉ qua transistor ngƣng dẫn Ta phải phân tích mạch cách sâu sắc việc tính tốn phức tạp Cuối ta thu đƣợc kết quả: Vcc (5.15) RB  RC1 ) I BO (1  RE Suy ra: RB  Trong I BO dòng điện rỉ qua cực Q2 Q2 ngƣng dẫn Công nghệ kỹ thuật cho phép ta thực đƣợc mạch chức cách đơn giản, nhẹ nhàng Tuy nhiên mạch schmitt trigger có mức thềm thay đổi đƣợc theo ý muốn phải dùng đến linh kiện rời Điều gợi ý cho sinh viên tính tốn, thiết kế mạch khác nhƣ mạch đa hài phi ổn, lƣỡng ổn… cần thiết 5.1.4 Một số sơ đồ mạch schmitt trigger khác Trong sơ đồ hình 5-1, transistor Q1 bão hịa, tổng trở vào thấp, làm ảnh hƣởng đến nguồn tạo tín hiệu uv  t  Để khắc phục nhƣợc điểm này, ta dùng transistor trƣờng (FET) nhƣ hình 5-3 hình 5-4 dùng thêm transistor đệm ngõ vào hoạt động vùng khuếch có tổng trở vào lớn hình 5-5 Ở hình 5-4, Q1 FET nên có tổng trở vào lớn, Q2 đƣợc ráp theo kiểu cực thu chung để giảm tổng trở Khi uv  t  có giá trị nhỏ: Q1 ngƣng dẫn Q2 dẫn mạnh Ta có: ur  t  # Vcc VSO  (5.16) Rs Vcc RE  Rs 159 (5.17) Ta xem VSO điện thềm cao VT : VCC Ur(t) Uv(t) Q1 Q2 Hình 5-3 Schmitt trigger dùng transistor FET Rs VT  Vcc RE  Rs Hình 5-4 Schmitt trigger dùng transistor BJT FET (5.18) Khi uv  t   VT : Q1 bão hòa, Q2 ngƣng dẫn VD  Vs  Rs Vcc RD  Rs (5.19) Ta xem Vs điện thềm thấp VT : VT  Rs Vcc RD  Rs (5.20) Khi uv  t   VT : Q1 trở lại ngƣng dẫn Q2 dẫn điện mạnh Điều kiện thiết kế: Để VT  VT , từ (5.18) (5.20) ta suy ra: RE  RD (5.21) Khi Q1 ngƣng dẫn, ta có: Vcc  RD I B  U BE   RE  Rs  I E (5.22) Bỏ qua U BE thay I E  (  1) I B vào (5.22): Vcc  RD I B  (  1) I B ( RE  Rs ) (5.23) uR  t   ( RE  Rs ) I E  (  1) I B ( RE  Rs ) (5.24) IB  uR  t  (   1)( RE  Rs ) (5.25) Thay biểu thức (5.24) (5.25) vào (5.23): RD Vcc  uR  t   uR  t  (   1)( RE  Rs ) 160 uR  t   Vcc RD 1 (   1)( RE  Rs ) (5.26) Hình 5-5 Schmitt trigger thêm transistor đệm ngõ vào Để có đƣợc kết (5.16) từ (5.26) ta suy ra: Hay: RD 1 (   1)( RE  RS ) (5.27) RD  (  1)( RE  RS ) (5.28) Kết hợp điều kiện (5.21) (5.28), ta đƣợc: RE  RD  (  1)( RE  RS ) (5.29) Tóm lại, từ cơng thức (5.18), (5.20) điều kiện (5.29) ta chọn đƣợc điện trở thích hợp cho mạch - Khi khơng có uv  t  : Q0 ngƣng dẫn, Q1 ngƣng dẫn, Q2 bão hịa Ta có điện thềm cao Q1 là: VT  RE Vcc RC  RE (5.30) Mạch đổi trạng thái điện cực Q1 vƣợt VT : VB1  VT (5.31) Dòng điện I CO Q0 lúc là: I CO VB1 VT   RCO RCO (5.32) Điện tín hiệu vào là: uv  t   Vcc  REO ICO  0,7 uv  t   Vcc  REO  VT RCO 161 (5.33) Khi uv  t  thỏa mãn điều kiện (5.33) Q1 bão hịa, Q2 ngƣng dẫn Ta có điện thềm thấp Q1 là: VT  RE Vcc RC1  RE (5.34) Mạch đổi trạng thái Q1 ngƣng dẫn, Q2 bão hòa khi: VB1  VT (5.35) Lúc dịng điện I CO Q0 là: I CO VB1 VT   RCO RCO (5.36) Điện tín hiệu vào là: uv  t   Vcc  REO ICO  0,7 uv  t   Vcc  (5.37) REO  VT RCO (5.38) Sơ đồ mạch schmitt trigger hình 5-1 cho phép biến đổi tín hiệu có dạng thành dạng chữ nhật tín hiệu có biên độ đủ lớn (lớn VT ) Trong trƣờng hợp tín hiệu vào có biên độ nhỏ, ta phải phân cực transistor Q1 đƣa tín hiệu vào cực Q1 qua tụ C nhƣ hình 5-6 VCC RC1 RC2 R1 RK Ur(t) Uv(t) C B1 Q1 Q2 R2 RE RB2 Hình 5-6 Schmitt trigger dùng điện cảm C phân cực transistor Ta dùng cầu điện trở R1  R2 để phân cực, cho điện cực Q1 nằm khoảng hai điện thềm VT  VB1  VT (5.39) Khi có tín hiệu vào uv  t  , điện phân cực VB1 biến đổi vƣợt qua điện thềm, làm thay đổi trạng thái mạch 5.2 Mạch schmitt trigger dùng IC 555 5.2.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 162 Trong mạch hình 5-7, điện trở R hai diode D1, D2 làm nhiệm vụ bảo vệ IC555, ngừa trƣờng hợp tín hiệu vào có giá trị âm vƣợt điện nguồn Giả sử khoá K để hở Sự hoạt động mạch đƣợc tóm tắt bảng 5-1 nhƣ sau: Hình 5-7 Mạch schmitt trigger dùng IC555 Bảng 5-1 Bảng tóm tắt hoạt động mạch schmitt trigger dùng IC555 Uv(t) Vcc Vcc  uv  t   Vcc 3 V uv  t   cc Vcc  uv  t   Vcc 3 V uv  t   cc uv  t   Tri Thr S R Q Out1 Out2 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 Qua bảng 5-1 ta thấy: Khi uv  t  vƣợt Vcc ngõ đổi trạng thái Điện thềm cao là: (5.40) VT  Vcc Khi uv  t  xuống thấp Vcc ngõ đổi trạng thái Vậy điện thềm thấp là: VT  Vcc (5.41) 163 Nếu đóng khố K, điều chỉnh biến trở VR để chân số có điện E, điện quy chiếu mạch so sánh IC E E/2 Lúc điện thềm là: VT  E (5.42) E (5.43) VT  5.2.2 Dạng tín hiệu Từ bảng 5-1, ta suy dạng tín hiệu nhƣ hình 5-8 Hình 5-8 Dạng tín hiệu vào cua mạch schmitt trigger dùng IC555 5.3 Mạch schmitt trigger dùng cổng logic 5.3.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động Sơ đồ mạch sử dụng cổng logic NAND mơ tả nhƣ hình 5-9 R2 Uv(t) R1 Gọi: Ur(t) Hình 5-9 Mạch schmitt trigger dùng cổng logic NAND VIH ngƣỡng mức cao ngõ vào cổng VIL ngƣỡng mức thấp ngõ vào cổng VOH điện mức cao ngõ cổng VOL điện mức thấp ngõ cổng VT điện thềm cao uv  t  VT điện thềm thấp uv  t  164 Khi uv  t   U12  U  VOL # Khi uv  t  tăng lên nhƣng uv  t   VT , ta có: Và: U12  R2 UV  VOL   VOL R1  R2 (5.44) U12  R2 UV  VIH R1  R2 (5.45) U  VOH  (5.46) Khi uv  t   VT U12 đạt đến giá trị VIH U12  R2 VT  VIH R1  R2 Mạch bắt đầu đổi trạng thái ta có: U  VOH  5V (5.47) (5.48) Lúc U12 biến đổi đột ngột đến giá trị: U12  VOH  R2 (VOH  VT ) R1  R2 (5.49) U12  VIH  R1 VOH R1  R2 (5.50) U12  VIH  5R1  VIH R1  R2 (5.51) R2 (VOH  U v ) R1  R2 (5.52) U12  R2 R1 Uv  VOH R1  R2 R1  R2 (5.53) U12  R2 5R1 Uv  R1  R2 R1  R2 (5.54) Khi uv  t   VT : U12  VOH  Ngõ vào cổng NAND I mức cao ngõ mạch tiếp tục mức cao U  VOH  5V (5.55) Khi uv  t  nhỏ dần xuống, nhƣng cịn lớn VT mạch tiếp tục giữ trạng thái cũ Điện U12 tiếp tục đƣợc tính theo (5.53) (5.54) Khi uv  t   VT U12 đạt giá trị VIL 165 U12  R2 R1 VT  VOH  VIL R1  R2 R1  R2 (5.56) U12  R2 5R1  V IL VT  R1  R2 R1  R2 (5.57) Mạch bắt đầu đổi trạng thái ta có: U  VOL  0V (5.58) Lúc U12 biến đổi đột ngột đến giá trị tƣơng tự nhƣ (5.44) (5.45) Khi:   U12  R2 VT  VOL  VOL R1  R2 (5.59) U12  R2 VT  VIL R1  R2 (5.60) R2 U v  VOL   VOL R1  R2 (5.61) R2 Uv R1  R2 (5.62) uv  t   VT U12  U12  U12 có giá trị giống với (5.44) (5.45) Mạch tiếp tục giữ trạng thái: U  VOL  0V (5.63) Sự hoạt động mạch đƣợc tóm tắt bảng 5-2 U12 U 345 U6 Uv 0  U V v T VT VIH VOH U v  VT 1 U v  VT 1 VT VIL VOL U v  VT Bảng 5-2 Bảng tóm tắt hoạt động mạch schmitt trigger dùng cổng logic NAND 5.3.2 Dạng tín hiệu Dựa theo kết ta suy dạng tín hiệu nhƣ hình 5-10 Dạng tín hiệu đƣợc mô phần mềm Orcad Điều kiện thiết kế mạch: Các điện trở R1 , R2 liên hệ với điện thềm VT VT biểu thức (5.47) (5.57), tính tốn thiết kế dựa vào hai 166 biểu thức Khi cặp điện trở R1 , R2 đƣợc chọn mức điện thềm VT VT đƣợc xác định tuỳ theo ngƣỡng logic VIH , VIL cổng Ngƣợc lại ta không đƣợc tuỳ ý chọn hai mức thềm VT VT VT VT phụ thuộc lẫn Khi chọn VT xác định VT tƣơng ứng ngƣợc lại Đây mặt hạn chế mạch schmitt trigger R2 (5.64) VT  VIH R1  R2 R2 5R1  VIL VT  R1  R2 R1  R2 (5.65) R1 VT  1 R2 VIH (5.66) Từ (5.64) suy ra: Hình 5-10 Dạng tín hiệu vào cua mạch schmitt trigger dùng cổng logic NAND Chia (5.65) cho (5.64), suy ra: V R VT  IL VT  (5.67) VIH R2 gọi:  VIL VIH (5.68) 167 VT  VT  R1 R2 (5.69) Theo (5.66), ta chọn mức thềm cao VT suy đƣợc đƣợc xác định (5.69) R1 Từ VT R2 Nếu thay (5.66) vào (5.67) ta tìm thấy phụ thuộc lẫn VT VT VT VT  (VIL  5)  VIH (5.70) Theo (5.70) ta chọn mức thềm suy mức thềm Sau R dùng (5.66) để xác định R2 Kết luận Trong chƣơng trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc dạng mạch trigger Schmitt sử dụng linh kiện khác nhứng mạch ứng dụng tất ngõ vào tiếp nhận tín hiệu logic truyền đến qua cáp nối thiết bị Nó loại trừ nhiễu xâm nhập vào đƣờng truyền Độ rộng dải ngƣỡng so đƣợc chọn theo thỏa hiệp nhịp làm việc (tức tần số cao nhất) mức chống nhiễu Nếu đƣờng truyền qua vùng nhiễu cao phải có biện pháp khác hỗ trợ, nhƣ giảm trở kháng mạch phát, tăng mức điện áp logic, bọc kim dây truyền dẫn, 168 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Millman and TAUB “Pulse, Digital and switching waveforms”,ISBN 0-07085512-9, 1989 [2] Lƣơng Văn Sơn _ Kỹ Thuật Xung _ Tủ sách Đại học Cần Thơ [3] Lƣơng Ngọc Hải – Kỹ Thuật Xung Số – Nhà xuất Giáo dục -2005 [4] Robert L Boylestad, Louis Nashelsky “Electronic Devices and Circuit Theory” Pearson, ISBN 13: 978-0-13-262226-4, 2009 [5] Nguyễn Tấn Phƣớc – Kỹ Thuật Xung ( Căn Bản Nâng Cao ) – Nhà xuất Thành Phố Hồ Chí Minh -2002 [6] Laplante, Philip A (2005) Comprehensive Dictionary of Electrical Engineering, 2nd Ed CRC Press p 190 ISBN 1420037803 [7] Eglin, J M (1 May 1929) "A Direct-Current Amplifier for Measuring Small Currents" Journal of the Optical Society of America 18 (5): 393– 402 doi:10.1364/JOSA.18.000393 [8] Geddes, L A Who Invented the Differential Amplifier? IEEE Engineering in Medicine and Biology, May/June 1996, p.116-117 [9] Đỗ Xuân Thụ, Kỹ thuật Điện tử, NXBGD, 2000 [10] Lê Phi Yến, Kỹ thuật Điện tử, NXBKH&KT, ISBN 24259, 2006 [11] Jain, R P.; Anand, M (1983) Digital Electronics Practice Using Integrated Circuits Tata McGraw-Hill Education p 159 ISBN 0074516922 [12] Clayton, G B (2013) Operational Amplifiers, 2nd Ed Elsevier p 267 ISBN 1483135551 [13] Donald Fink (ed), Electronics Engineers' Handbook, McGraw Hill, 1975 ISBN 0-07-020980-4, page 16-40 [14] August 2004 issue of the Pavek Museum of Broadcasting Newsletter http://160.94.102.47/Otto_Images/PavekOHSbio.pdf [15] Pedroni, Volnei A (2008) Digital electronics and design with VHDL Morgan Kaufmann p 329 ISBN 978-0-12-374270-4 [16] Cotten, L W (1965) "Circuit Implementation of High-Speed Pipeline Systems" AFIPS Proc Fall Joint Computer Conference: 489– 504 doi:10.1145/1463891.1463945 [17] Ventaka, “Pulse and digital circuit”, Pearson, ISBN 978-81-317-2135-3, 2010 169 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Một số định nghĩa xung điện 1.1.1 Xung điện 1.1.2 Các thông số xung điện 1.1.3 Các thông số dãy xung 1.2 Các dạng xung 1.2.1 Xung đột biến 1.2.2 Xung dốc tuyến tính 1.2.3 Xung có dạng hàm mũ tăng 1.2.4 Xung hàm mũ giảm 1.3 Mô tả xung đơn giản tổ hợp xung Kết luận: 10 Chƣơng Error! Bookmark not defined ĐÁP ỨNG XUNG CỦA CÁC MẠCH RC – RL – RLC 12 2.1 Đáp ứng xung với mạch RC 12 2.1.1 Xung hàm nấc 12 2.1.2 Xung điện dốc tuyến tính 15 2.1.3 Xung điện dạng hàm mũ 17 2.2 Đáp ứng xung với mạch RL 19 2.2.1 Xung hàm nấc 19 2.2.2 Xung điện dốc tuyến tính 22 2.3 Đáp ứng mạch RC vài loại xung đơn giản 24 2.3.1 Đáp ứng xung điện hình chữ nhật 24 2.3.2 Đáp ứng xung điện hình tam giác 29 2.4 Mối quan hệ đại lƣợng điện mạch RC 34 2.5 Đáp ứng mạch RC chuỗi xung điện hình chữ nhật 40 2.5.1 Đáp ứng lấy tụ 40 2.5.2 Đáp ứng lấy điện trở 44 2.6 Đáp ứng xung mạch RLC nối tiếp 45 2.6.1 Xung điện hình nấc 45 2.6.2 Xung điện hình chữ nhật 61 Kết luận 84 170 Chƣơng Error! Bookmark not defined MẠCH VI PHÂN VÀ TÍCH PHÂN 86 3.1 Mạch vi phân 86 3.1.1 Những khái niệm định nghĩa 86 3.1.2 Mạch vi phân lý tƣởng 86 3.1.3 Hàm truyền đạt mạch vi phân 86 3.1.4 Mạch vi phân đơn giản 86 3.1.5 Mạch khuếch đại thuật toán vi phân 88 3.1.6 Ảnh hƣởng tụ ký sinh lên tín hiệu mạch vi phân RC 90 3.2 Mạch tích phân 99 3.2.1 Những khái niệm 99 3.2.2 Mạch tích phân lý tƣởng 99 3.2.3 Hàm truyền đạt mạch tích phân 100 3.2.4 Các dạng mạch tích phân 100 3.2.5 Mạch tích phân với khuếch đại thuật tốn 102 3.3 Tín hiệu xung cƣa 103 3.4 Mạch tạo tín hiệu cƣa dùng mạch tích phân đơn giản 104 3.4.1 Sơ đồ nguyên tắc mạch tạo tín hiệu cƣa dùng mạch tích phân đơn giản 105 3.4.2 Ví dụ mạch tạo tín hiệu cƣa dùng mạch tích phân đơn giản 108 3.5 Mạch tạo tín hiệu cƣa dùng nguồn dòng điện 109 3.5.1 Sơ đồ nguyên tắc mạch tạo tín hiệu cƣa dùng nguồn dịng điện 109 3.5.2 Ví dụ mạch tạo tín hiệu cƣa dùng nguồn dịng điện 111 3.6 Mạch tạo tín hiệu cƣa áp dụng nguyên tắc mạch khuếch đại thuật tốn tích phân 112 3.7 Mạch tạo tín hiệu cƣa dạng phƣơng pháp bù áp 114 3.7.1 Phân tích ảnh hƣởng đến hệ số bất tuyến tính xung quét 114 3.7.2 Mạch tạo tín hiệu quét dùng phƣơng pháp bù áp 116 3.7.3 Ví dụ mạch tạo tín hiệu cƣa dùng phƣơng pháp bù áp 118 Kết luận 120 Chƣơng Error! Bookmark not defined MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI 121 4.1 Mạch đa hài lƣỡng ổn dùng transistor 121 4.1.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 121 4.1.2 Dạng tín hiệu 123 4.2 Mạch đa hài lƣỡng ổn dùng IC 555 124 4.2.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 124 4.2.2 Dạng tín hiệu 125 171 4.3 Mạch đa hài đơn ổn dùng transistor 125 4.3.1 Nguyên tắc hoạt động 125 4.3.2 Dạng tín hiệu 126 4.3.3 Độ rộng xung sinh 127 4.4 Mạch đa hài đơn ổn dùng IC 555 127 4.4.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 127 4.4.2 Dạng tín hiệu độ rộng xung 129 4.5 Mạch đa hài đơn ổn dùng cổng logic 130 4.5.1 Mạch dùng cổng NAND 130 4.5.2 Mạch dùng cổng NOR 131 4.6 Mạch dao động đa hài dùng transistor 132 4.6.1 Nguyên tắc hoạt động 132 4.6.2 Chu kỳ tín hiệu 133 4.7 Mạch dao động đa hài không ổn dùng IC 555 135 4.7.1 Kiểu mạch 135 4.7.2 Kiểu mạch 138 4.8 Mạch dao động đa hài không ổn dùng cổng logic 140 4.8.1 Kiểu mạch 140 4.8.2 Kiểu mạch 141 4.8.3 Kiểu mạch 143 4.8.4 Kiểu mạch 144 4.8.5 Kiểu mạch 144 4.9 Mạch dao động đa hài dùng cổng logic kết hợp với thạch anh 145 Chƣơng Error! Bookmark not defined MẠCH SCHMITT TRIGGER 156 5.1 Mạch schmitt trigger dùng transistor 156 5.1.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 156 5.1.2 Dạng tín hiệu 157 5.1.3 Điều kiện thiết kế 158 5.1.4 Một số sơ đồ mạch schmitt trigger khác 159 5.2 Mạch schmitt trigger dùng IC 555 162 5.2.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 162 5.2.2 Dạng tín hiệu 164 5.3 Mạch schmitt trigger dùng cổng logic 164 5.3.1 Sơ đồ mạch nguyên tắc hoạt động 164 5.3.2 Dạng tín hiệu 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO 169 MỤC LỤC 170 172 173 ... dạng xung thƣờng gặp nhƣ: xung hình nấc, xung hình chữ nhật, hình tam giác (răng cƣa), hàm mũ… (Hình 1-1) Xung hình nấc Xung vng Xung tam giác Hình 1-1 Các dạng xung Xung cưa b Biên độ xung Biên... Biên độ xung Biên độ xung giá trị cực đại xung c Độ rộng xung tx Là khoảng thời gian tồn xung d Độ rộng sƣờn xung Ngƣời ta phân biệt hai loại độ rộng sƣờn xung: Độ rộng sƣờn xung trƣớc Tm1: gọi... X 1.2 Các dạng xung 1.2.1 Xung đột biến Xung đột biến đƣợc gọi xung hàm nấc (step function) Có thể phân loại định nghĩa xung nhƣ sau: a Xung hàm nấc đơn vị (unit step funtion) Xung hàm nấc đơn