Giáo trình hướng dẫn phân tích phạm vi ứng dụng nguyên lý mạch dao động dùng cổng logic p2 ppt

Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Mạch đếm hình Hình (H.III.3c) mạch đếm Johnson Mạch hồi tiếp chéo từ Q trở J, Q trở K Giả sử ban đầu mạch xóa để QA = QB = QC = Ở trạng thái thứ cạnh sau QA lên 1, QB = QC = Ở xung thứ QA =1, QB lên 1, QC = 0, xung thứ QA = 1, QB = 1, QC lên 1, đến xung thứ QA xuống 0, QB = 1, QC = 1… Mổi ngõ mức cao chu kỳ xung lại xuống thấp chu kỳ xung, lại lên cao chu kỳ xung Hình III.3d Hình III.3c Dạng sóng ngõ dạng sóng riêng có tần số lần tần số xung vào, có lệch pha Sự hoạt động mạch tóm tắt (Hình III.3f) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 23 Luận n tốt Nghiệp Số xung vào Mô Hình Máy Đo Tần Số Trạng thái sau có xung vào QC QB QA 0 0 1 1 1 1 0 0 0 Số thập phân tương ứng 1 Với Flip Flop mạch đếm Modul M = Để ý mạch bỏ hai trạng thái 010 = 510 Vì lý ngẫu nhiên lúc bật điện hay nhiễu hoạt động mạch đếm rơi vào hai trạng thái bỏ (trạng thái cấm) sau thay đổi trạng thái trạng thái cấm IV./ MẠCH GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ: 1./ Mạch giải mã từ BCD sang Led đoạn: Còn gọi mạch giải mã đường sang 10 đường Mạch có 10 ngõ tương ứng với số thập phân từ đến có ngõ vào Ngõ tương ứng với mã nhị phân vào xuống thấp ngõ mức cao Mạch gồm cửa đảo để tạo A, B , C , D vào 10 cửa NAND có ngõ vào Ngõ vào NAND A, B , C , D , ngõ vào NAND thứ hai A, B , C , D , D = C = B = A = (010) A = B = C = D = nên ngõ cửa NAND đầu tiên, tức ngõ xuống thấp (0) ngõ mức cao Khi có mắc thêm đèn Led (và điện trở giới hạn dòng) Hình (H.IV.1a), đèn Led sáng đền Led tắt Khi D = C = B = 0; A = ( tức DCBA = 10) ngõ cửa NAND thứ hai xuống thấp đèn Led sáng, đèn khác tắt Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 24 Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình IV.1.a 2./ Mạch hiển thị: a./Đèn cathod lạnh Trước có đèn Led, loại đèn Cathod lạnh (Cathod không sưởi nóng tim đèn) sử dụng Hình (H.IV.2.a1) Đèn chứa khí trơ bên ống thủy tinh, đèn gồm anod 10 catod, catod miếng kim loại mõng có hình từ đến số xếp hàng sát (nhưng không đụng nhau) từ trước sau, thường có thêm catod hình dấu chấm thập phân Một điện dương từ vài chục Volt trở lênh đưa vào anod qua điện trở Khi catod nối Mass đèn dẫn điện (cỡ vài mA) xung quanh catod có vùng không gian sáng rực (rộng khỏang mm) Hình IV.2.a1 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 25 Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình IV.2.a2 Do ion hóa, catod khác không sáng (Hình IIV.2a1) biểu diễn đèn có catod lạnh Hình (H.IV.2.a2) hình dạng đèn nhìn từ phía trước đèn số   Một số IC giải mã đường sang 10 đường:  7441: Giải mã BCD sang thập phân, ngõ chịu Volt cao ( 60V)  7442/LS42: Giải mã BCD sang thập phân  7445: Giải mã BCD sang thập phân, dòng lớn ( 80mA)  7414L: Giải mã BCD sang thập phân, ngõ chịu Volt cao (60V)  74145/LS145: Giải mã BCD sang thập phân, dòng lớn (80mA) Ứng dụng IC 74145/LS145 IC 7445 Mạch giải mã 7441 có ngõ chịu Volt cao (khoảng 60 volt) nên thích hợp để hoạt động đèn catod lạnh Hình (H.IV.2.c) Xung muốn đếm đưa chân (Clock) IC 7490 Ngõ BCD mạch đếm đưa đến ngõ vào tương ứng 7441 Ngõ đến 7441 nối trực tiếp đến ngõ vào tương ứng đèn catod lạnh Hình IV.2.a.3 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 26 .Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình IV.2a.4 Hình IV.2a.4 ứng dụng để báo 7445, ngõ vào 7445 chịu 5V nhận dòng lớn (đến 80mA) nên dùng để thúc trực tiếp b./ Đèn Led đoạn: Một số báo thông dụng đèn Led đoạn Đèn gồm đoạn mang tên a, b, c, d, e, f, g xếp theo hình số 8, xem hình (H.IV.2.b.1) Bên mặt đoạn số đèn Led (thường 7) hệ thống phản chiếu ánh sáng lên mặt Tùy tổ hợp đoạn sáng mà ta có số chữ khác Hình IV.2.b.1 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 27 .Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình IV.2.b.3 Về phương diện đèn Led đoạn có hai loại loại Anod chung hình (H.IV.2.b.2) loại Catod chung hình (H.IV.2.b.3) Các điện trở hạn dòng khoảng 220 đến 470 , VCC = V để giới hạn dòng biểu thị mạch giải mã Tùy tổ hợp bật đóng mà tổ hợp tương ứng Led (biểu thị cho đoạn) sáng để tạo số hay chữ  Một số IC giải mã BCD sang Led đoạn Loại Mức tác Mạch Dòng Điện tối Công suất động điện đa tiêu tán 7446A Thấp Cực thu để 40mA 30V 320mW 7447A Thấp hở 40mA 15V 320mW 7448 Cao Cực thu để 6,4mA 5,5V 385mW 74LS4 Thấp hở 24mA 15V 3,5mW Cao Kéo lên 6mA 5,5V 125mW 74LS4 Cao 2K 8mA 5,5V 40mW Cực thu để 74LS4 hở Kéo lên 2K Cực thu để hở Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 28 Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số  Khảo sát IC 7447A Hình IV.2b.4 7447A có ngõ cực thu để hở đủ dòng để thúc báo trực tiếp Ngõ tác động mức thấp nên thích hợp để thúc Led đoạn anod chung hay đèn chịu dòng thấp Mạch hoạt động theo bảng thật sau (Hình IV.2.b5) Trong với ngõ dạng sóng ngõ tắt, nghóa 7447 thúc đèn Led đoạn đoạn a, b, c, d, e, f, g đèn sáng hay tắt tùy theo ngõ tương ứng 7447 hay Kết mã số nhị phân bit vào có giá trị thập phân từ đến 15, đèn Led lên số dấu hình (Hình IV 2b.6) Để ý mã số nhị phân vào 1111 = 1510 đèn tắt Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 29 Luận n tốt Nghiệp Thập phân 10 11 12 13 14 15 BI RBI LT LT Mô Hình Máy Đo Tần Số RBI D C B A RBO A B c d e f g 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 x x x X X X X X X X X 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 X X X X X X X 1 1 X X 1 1 X X 010 1 X X 1 X X Ghi 1 Hình IV.2b.6 Bảng thật Hình (H.IV.2.b.5) có ghi chú: Ngõ vào xóa BI để không hay nói lên cao Khi nối BI đến mức thấp, ngõ tắt, bất chấp trạng thái ngõ vào khác Khi RBI ngõ vào ABCD mức thấp ngõ vào thử đèn LT (Lamp test) cao, ngõ tắt ngõ xóa dạng sóng, RBO xuống thấp Khi ngõ vào BI (RBO) để không hay nối lên cao ngõ vào LT giữ mức thấp, ngõ sáng Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 30 Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số V./ GIAO TIẾP CÔNG SUẤT: 1./ Khả dòng TTL CMOS a./ Đặc tính TTL: Mạch Logic TTL có nhiều loại ra: Mạch kéo lên thụ động tức có điện trở nối từ cực thu Transistor lên VCC Loại mạch không dùng không dùng mạch Logic TTL Loại mạch thứ hai mạch cực thu để hở tức cực thu Transistor nối trực tiếp lên nguồn VCC Mạch thứ ba mạch kéo lên tích cực tức có thêm Transistor cực thu Transistor nguồn VCC, loại mạch thông dụng mạch cột chạm Mạch thứ tư mạch ba trạng thái, mạch có cấu tạo gần giống mạch cột chạm Do ta lấy mạch kiểu cột chạm biểu thị cho TTL  – – – –  – – – – Đặc tính ngõ vào Đặc tính ngõ Hình V.1a Đặc tính ngõ vào gồm có: Điện mức cao tối thiểu 2V Dòng mức cao tối đa 40mA Điện tối đa mức thấp 0,8V Dòng điện tối đa mức thấp –1,6mA Đặc tính ngõ gồm có: Điện mức cao tối thiểu 2,4V Dòng mức cao -400mA Điện tối đa mức thấp 0,2V Dòng điện tối đa mức thấp 1,6mA b./ Đặc tính CMOS: Điện áp đặt vào mối nối ngõ vào IC phải nằm miền chấp nhận được, CMOS xem điện áp vào nỏ 1V mức Logic thấp, xem điện áp lớn 3,5V mức Logic cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 31 Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình V.1b Cửa đảo CMOS mạch CMOS gồm Transistor MOS kênh P (gọi PMOS) nối với Transistor MOS kênh N (gọi NMOS) Cực cửa nối chung với ngõ vào, cực thoát nối chung với ngõ Cực ngờn MOS kênh P nối lên điện Vdd dương cực nguồn MOS kênh N nối xuống điện VSS thường Mass Khi ngo vào mức cao (H) MOS kênh P ngưng dẫn, MOS kênh N phân cực thuận có dòng Idd đổ xuống nên VSS thấp gần Mass Ngược lại ngõ vào mức thấp (0) MOS kênh P dẫn điện MOS kênh N ngưng ngõ điệ gần Vdd Vì dòng điện chưa có tải nhỏ nêm mạch tiêu thụ công suất thấp Do tổng trở vào mạch Logic CMOS lớn nên số tỏ mạch CMOS CMOS khác lớn 50, giao tiếp với tải khác loại, mạch CMOS khác bị giới hạn dòng điện c./ Đặc tính tải: Tải trở, cảm kháng, tuyến tính hay phi tuyến Đối với tải tuyến tính xác định độ lợi, công suất cần thiết đơn giản Còn tải phi tuyến ta phải xét trường hợp chuyển tiếp để bảo đảm tiêu kỹ thuật cũa phận không bị vượt Tải phi tuyến điển bóng đèn hay động điện (Hình V.1c) biểu diễn dòng điện, điện công suất tiêu tán bóng đèn điện thúc mạch giao tiếp có hfc Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 32 .Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Hình V.1c không hạn chế, nghóa cung cấp dòng mà tải cần thiết Dòng điện hàm mũ tim đèn sáng lên Công suất tiêu tán tích số điện dòng điện Khi mạch giao tiếp có hfc hạn chế nghóa cung cấp tất dòng điện đỉnh đòi hỏi tải công suất tiêu tán lớn hơn, lúc dòng điện đỉnh nhỏ trước công suất lại lớn mạch cung cấp đủ dòng để dẫn vào vùng bão hòa, công suất vượt tiêu tải Do thực hành người ta thiết kế mạch giao tiếp có đủ khả khuếch đại dòng điểu kiện chuyển tiếp 2./Giao tiếp CMOS với phần tử công suất: Đặc tính dòng điện CMOS cho thấy khả dòng nguồn dòng nhận CMOS đa dạng tùy thuộc vào loại thường hay loại đặc biệt Muốn thiết kế chíng xác phải có đầy đủ thông số liên quan đến CMOS dự định dùng CMOS thúc trực tiếp đèn Led hoạt động Vdd = 15V Hình (H.V.2a) trình bày cách thúc Led dùng Transistor giao tiếp Hình V.2a Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 33 ... động tức có điện trở nối từ cực thu Transistor lên VCC Loại mạch không dùng không dùng mạch Logic TTL Loại mạch thứ hai mạch cực thu để hở tức cực thu Transistor nối trực tiếp lên nguồn VCC Mạch. .. Mạch thứ ba mạch kéo lên tích cực tức có thêm Transistor cực thu Transistor nguồn VCC, loại mạch thông dụng mạch cột chạm Mạch thứ tư mạch ba trạng thái, mạch có cấu tạo gần giống mạch cột chạm... cấm IV./ MẠCH GIẢI MÃ VÀ HIỂN THỊ: 1./ Mạch giải mã từ BCD sang Led đoạn: Còn gọi mạch giải mã đường sang 10 đường Mạch có 10 ngõ tương ứng với số thập phân từ đến có ngõ vào Ngõ tương ứng với