Giáo trình kỹ thuật xung số nghề điện tử công nghiệp trình độ trung cấp (tổng cục dạy nghề)

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: KỸ THUẬT XUNG – SỐ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013 BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thông 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 Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình Kỹ Thuật Xung – Số giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc. Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 150 gồm có: Phần 1: Kỹ thuật xung Bài MĐ19-01: Các khái niệm bản. Bài MĐ19-02: Mạch dao động đa hài. Bài MĐ19-03: Mạch hạn chế biên độ ghim áp. Phần 2: Kỹ thuật số Bài MĐ19-01: Đại cương. Bài MĐ19-02: FLIP – FLOP. Bài MĐ19-03: Mạch đếm ghi. Bài MĐ19-04: Mạch logic MSI. Bài MĐ19-05: Họ vi mạch TTL – CMOS. Bài MĐ19-06: Bộ nhớ. Bài MĐ19-07: Kỹ thuật ADC – DAC. Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian, bổ sung kiến thức trang thiết bị phù hợp với điều kiện giảng dạy. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết. Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai. Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: TS. Lê Văn Hiền 2. KS. Hồ Dự Luật 3. KS. Nguyễn Văn Tuấn 4. Kỹ sư Trần Tấn Nguyện MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Phần 1: kỹ thuật xung Bài 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Định nghĩa xung điện, tham số dãy xung Tác dụng R-C xung Tác dụng R-C xung Khảo sát dạng xung ( đo, đọc thông số bản) Bài 2: MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI Mạch dao động đa hài không đơn ổn Mạch dao động đa hài đơn Mạch dao động đa hài lưỡng ổ n Mạch Schmitt- trigger Bài 3: MẠCH HẠN CHẾ BIÊN ĐỘ VÀ GHIM ĐIỆN ÁP Mạch hạn biên Mạch ghim áp Phần 2: Kỹ thuật số Bài 1: ĐẠI CƯƠNG Hệ thống số mã số Các cổng logic Biểu thực Logic mạch điện Đại số Boole định lý Demorgan Đơn giản biểu thức logic Giới thiệu số IC số Bài 2: FLIP – FLOP Flip flop RS Flip flop RS tác động theo xung lệnh Flip flop JK Flip flop T Flip flop D Flip flop MS ( master- slaver) Flip flop với ngõ vào preset clear Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng Bài MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI Mạch đếm Thanh ghi Giới thiệu số IC đếm ghi thong dụng TRANG 10 10 10 31 34 53 53 65 69 71 118 118 130 170 170 170 172 184 191 197 200 212 223 223 225 227 230 231 232 233 254 253 253 263 265 Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng Bài 4: MẠCH LOGIC MSI Mạch mã hóa (Encoder) Mạch giãi mã ( Decoder) Mạch ghép kênh Mạch tách kênh Giới thiệu số IC mã hóa giải mã thông dụng Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng Bài 5: HỌ VI MẠCH TTL- CMOS Cấu trúc thông số TTL Cấu trúc thông số CMOS Giao tiếp TTL CMOS Giao tiếp mạch logic tải công suất Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng Bài 6: BỘ NHỚ ROM RAM Mở rộng dung lượng nhớ Giới thiệu IC Bài 7: KỸ THUẬT ADC – DAC Mạch chuyển đổi số sang tương tự (DAC) Mạch chuyển đổi tương tự sang số (ADC) Giới thiệu IC TÀI LIỆU THAM KHẢO 269 279 279 284 298 300 303 312 315 315 333 345 346 351 354 357 366 369 372 380 380 389 399 407 MÔ ĐUN KỸ THUẬT XUNG – SỐ Mã Mô đun: MĐ 19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò mô đun:: Mô đun bố trí dạy sau học xong môn linh kiện diện tử, đo lường điện tử, điện tử tương tự, điện tử Kỹ thuật xung môn học sở nghành Ðiện – Ðiện tử có vị trí quan trọng toàn chương trình học sinh viên học sinh, nhằm cung cấp kiến thức liên quan đến phương pháp để tạo tín hiệu xung biến đổi dạng tín hiệu xung, phương pháp tính toán thiết kế công cụ toán học hỗ trợ việc biến đổi, hình thành dạng xung mong muốn… Công nghệ kỹ thuật số đóng vai trò quang trọng cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ. Ngày nay, công nghệ số ứng dụng rộng rãi có mặt hầu hết thiết bị dân dụng đến thiết bị công nghiệp, đặc biệt lĩnh vực thông tin liên lạc, phát thanh, . kỹ thuật số thay dần kỹ thuật tương tự Tính chất môn học: Là mô đun kỹ thuật sở. Mục tiêu Mô đun: Sau học xong mô đun học viên có lực * Về kiến thức: - Phát biểu khái niệm xung điện, hệ thông số xung điện, ý nghĩa xung điện kỹ thuật điện tử. - Trình bày cấu tạo mạch dao động tạo xung mạch xử lí dạng xung. - Phát biểu khái niệm kỹ thuật số, cổng logic bản. Kí hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng thật cổng lôgic. - Trình bày cấu tao, nguyên lý mạch số thông dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đổi, mạch ghi dịch, mạch điều khiển. * Về kỹ năng: - Lắp ráp, kiểm tra mạch tạo xung xử lí dạng xung. - Lắp ráp, kiểm tra mạch số panel thực tế. * Về thái độ: - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc. Mã Tên mô đun Phần 1: Kỹ thuật xung MĐ19-1 Các khái niệm kỹ thuật xung 01.1 Định nghĩa xung điện, tham số dãy xung 01.2 Tác dụng R-C xung 01.3 Tác dụng mạch R.L.C xung 01.4 Khảo sát dạng xung MĐ19-2 Mạch dao động đa hài 02.1 Mạch dao động đa hài không ổn 02.1 Mạch đa hài đơn ổn 02.1 Mạch đa hài lưỡng ổn 02.1 Mạch schmitt – trigger MĐ19-3 Mạch hạn chế biên độ ghim áp 03.1 Mạch hạn biên 03.1 Mạch ghim áp Phần 2: Kỹ thuật số MĐ19-1 Đại cương 01.1 Tổng quan mạch tương tự mạch số Thời gian Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra 50 10 38 10 30 24 8 1 6 10 5 100 10 1 40 4 45 0,5 0.5 01.2 Hệ thống số mã số 1,5 01.3 Các cổng logic 01.4 Biểu thức logic mạch điện 01.5 Đại số bool định lý 1,5 0,5 0,5 1 Demorgan 01.6 Đơn giản biểu thức logic 01.7 Giới thiệu số IC số 10 MĐ19-2 Flip – Flop 02.1 Flip - Flop R-S 02.2 FF R-S tác động theo xung lệnh 0,5 0,5 02.3 Flip - Flop J –K 0,5 0,5 02.4 Flip - Flop T 0,5 0,5 02.5 Flip - Flop D 0,5 0,5 02.6 Flip - Flop M-S 0,5 0,5 02.7 Flip - Flop với ngõ vào Preset Clear 0,5 0,5 02.8 Tính toán lắp ráp số mạch ứng dụng MĐ19-3 Mạch đếm ghi 25 16 03.1 Mạch đếm 03.2 Thanh ghi 1.5 2.5 03.3 Giới thiệu số IC đếm ghi thông dụng 1,5 0,5 03.4 Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng 10 MĐ19-4 Mạch logic MSI 25 18 04.1 Mạch mã hóa 04.2 Mạch giải mã 04.3 Mạch ghép kênh 04.4 Mạch tách kênh 04.5 Giới thiệu số IC mã hóa giải mã thông dụng 04.6 Tính toán, lắp ráp số mạch ứng dụng MĐ19-5 Họ vi mạch TTL - CMOS 1 14 05.1 Cấu trúc thông số TTL 1,5 0,5 05.2 Cấu trúc thông số CMOS 1,5 0,5 05.3 Giao tiếp TTL CMOS 2 1 1 05.4 Giao tiếp mạch logic tải công suất Tính toán, lắp ráp số 05.5 mạch ứng dụng MĐ19-6 Bộ nhớ 06.1 ROM 06.2 RAM 06.3 Mở rộng dung lượng nhớ 06.4 Giới thiệu IC MĐ19-7 Kỹ thuật ADC - DAC 07.1 Mạch chuyển đổi số - tương tự (DAC) 07.2 Mạch chuyển đổi tương tự số (ADC) 07.3 Giới thiệu IC Tổng cộng: 150 50 93 395 Khi nối trực tiếp điện tương tự với đầu vào ADC, tiến trình biến đổi bị tác động ngược điện tương tự thay đổi tiến trình biến đổi. Ta cải thiện tính ổn định tiến trình chuyển đổi cách sử dụng mạch lấy mẫu nhớ mẫu để ghi nhớ điện tương tự không đổi chu kỳ chuyển đổi diễn ra. Hình 7.9 sơ đồ mạch lấy mẫu nhớ mẫu. Hình 7.9: Mạnh lấy mẫu nhớ mẫu Khi đầu vào điều khiển = lúc chuyển mạch đóng mạch chế độ lấy mẫu. Khi đầu vào điều khiển = lúc chuyển mạch hở mạch chế độ giữ mẫu Chuyển mạch đóng thời gian đủ dài để tụ C h nạp đến giá trị dòng điện tín hiệu tương tự. Ví dụ chuyển mạch đóng thời điểm t0 đầu A1 nạp nhanh tụ Ch lên đến điện tương tự V 0. chuyển mạch mở tụ Ch trì điện để đầu A cung cấp mức điện cho ADC. Bộ khuếch đại đệm A2 đặt trở kháng cao đầu vào nhằm không xả điện tụ cách đáng kể thời gian chuyển đổi ADC ADC chủ yếu nhận đựơc điện DC vào, tức V0. Trong thực tế người ta sử dụng vi mạch LF198 (hình 7.10) mạch S/H tích hợp có thời gian thu nhận liệu tiêu biểu 4ms ứng với Ch = 1000pF, 20ms ứng với Ch = 0.01mF. Tín hiệu máy tính sau mở chuyển mạch phép Ch trì giá trị cung cấp mức điện tương tự tương đối ổn định đầu A2. 396 Hình 7.10: Sơ đồ chân LF198 2.3. Mạch ADC dùng điện áp tham chiếu nấc thang 2.3.1 Sơ đồ khối Phiên đơn giản lớp ADC hình 7.7 sử dụng đếm nhị phân làm ghi cho phép xung nhịp đẩy đếm tăng bước, VAX > VA. Đây gọi ADC sóng dạng bậc thang, dạng sóng V AX có bậc lên. Người ta gọi ADC loại đếm. Hình 7.11: Là sơ đồ biểu diễn ADC dạng sóng bậc thang. Hình 7.11: DAC dạng sóng bậc thang Các thành phần DAC dạng sóng bậc thang hình 7.11 gồm: đếm, DAC, so sánh tương tự, cổng NAND ngõ vào điều khiển. Đầu so sánh dùng làm tín hiệu (End Of Conversion – kết thúc chuyển đổi). 2.3.2 Hoạt động ADC dạng sóng bậc thang 397 Giả sử VA, tức mức điện cần chuyển đổi dương tiến trình hoạt động diển sau: - Xung Khởi Động đưa vào để Reset đếm 0. Mức cao xung Khởi Động cấm không cho xung nhịp qua cổng AND vào đếm. - Nếu đầu DAC toàn bit đầu DAC V AX = 0V. Vì VA>VAX nên đầu so sánh lên mức cao. - Khi xung Khởi Động thấp cổng AND cho phép xung nhịp qua cổng vào đếm. - Khi giá trị đếm tăng lên đầu DAC V AX tăng lần bậc, minh họa hình 7.11. - Tiến trình tiếp tục V AX lên đến bậc vượt V A khoảng VT. Tại thời điểm ngõ so sánh thấp cấm không cho xung nhịp vào đếm nên đếm ngừng đếm. Tiến trình chuyển đổi hoàn tất tín hiệu chuyển từ trạng thái cao xuống thấp nội dung đếm biểu thị dạng số điện áp tương tự vào VA. Bộ đếm trì giá trị số xung Khởi Động vào bắt đầu tiến trình chuyển đổi mới. 2.3.3 Độ phân giải độ xác ADC dạng sóng bậc thang Trong ADC dạng sóng bậc thang có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sai số trình chuyển đổi như: kích cở bậc thang, tức độ phân giải DAC cài đơn vị nhỏ nhất. Nếu giảm kích cở bậc thang ta hạn chế bớt sai số có khoảng cách chênh lệch đại lượng thức tế và giá trị gán cho nó. Đây gọi sai số lượng tử. Cũng DAC, độ xác không ảnh hưởng đến độ phân giải lại tùy thuộc vào độ xác linh kiện mạch như: so sánh, điện trở xác chuyển mạch dòng DAC, nguồn điện quy chiếu,…Mức sai số = 0.01% giá trị cực đại (đầy thang) cho biết kết từ ADC sai biệt khoảng thế, linh kiện không lý tưởng. Ví dụ Giả sử ADC dạng sóng bậc thang hình 11 có thông số sau đây: tần số xung nhịp = 1Mz; VT = 0.1mV; DAC có đầu cực đại = 10.23V đầu vào 10 bit. Hãy xác định: a. Giá trị số tương đương cho VA = 3.728V b. Thời gian chuyển đổi c. Độ phân giải chuyển đổi 398 Bài giải: a. DAC có đầu vào 10 bit đầu cực đại = 10.23V nên ta tính tổng số bậc thang có là: 210 – = 1023 Suy kích cở bậc thang là: Dựa thông số ta thấy VAX tăng theo bậc 10mV đếm đếm lên từ 0. VA = 3.728, VT = 0.1mV nên VAX phải đạt từ 3.728 trở lên trước so sánh chuyển sang trạng thái mức thấp. Như phải có số bậc: 3.728 = 372,8 ≈ 373 bậc 10 cuối tiến trình chuyển đổi, đếm trì số nhị phân tương đương 37310, tức 0101110101. Đây giá trị số tương đương V A = 3.728V ADC tạo nên. b. Muốn hoàn tất trình chuyển đổi đòi hỏi dạng sóng dbậc thang phải lên 373 bậc, có nghĩa 373 xung nhịp áp với tốc độ xung 1ms, tổng thời gian chuyển đổi 373ms. c. Độ phân giải ADC với kích thước bậc thang DAC tức 10mV. Nếu tính theo tỉ lệ phần trăm là: 2.3.4 Thời gian chuyển đổi Thời gian chuyển đổi khoảng thời gian điểm cuối xung khởi động đến thời điểm kích hoạt đầu . Bộ đếm bắt đầu đếm từ lên VAX vượt VA, thời điểm xuống mức thấp để kết thúc tiến trình chuyển đổi. Như giá trị thời gian chuyển đổi t C phụ thuộc vào VA. Thời gian chuyển đổi cực đại xảy V A nằm bậc thang cao nhất. Sao cho VAX phải tiến lên bậc cuối để kích hoạt . - Với chuyển đổi N bit, ta có: - tC(max) = (2N – 1) chu kỳ xung nhịp ADC hình 7.11 có thời gian chuyển đổi cực đại - tC(max) = (210 – 1)x1ms = 1023ms Đôi thời gian chuyển đổi trung bình quy định ½ thời gian chuyển đổi cực đại. Với chuyển đổi dạng sóng bậc thang, ta có: 399 tc (avg ) = tc (max) ≈ N −1 chu kỳ xung nhịp ( 7.11) Nhược điểm ADC dạng sóng bậc thang thời gian chuyển đổi tăng gấp đôi với bit thêm vào đếm. Do ADC loại không thích hợp với ứng dụng đòi hỏi phải liên tục chuyển đổi tín hiệu tương tự thay đổi nhanh thành tín hiệu số. Tuy nhiên với ứng dụng tốc độ chậm chất tương đối đơn giản ADC dạng sống bậc thang ưu điểm so với loại ADC khác. 2.4. Mạch ADC gần lấy liên tiếp Bộ chuyển đổi gần lấy liên tiếp ( Successive Approximation Convetr - SAC) loại ADC thông dụng nhất. SAC có sơ đồ phức tạp nhiều so với ADC dạng sóng bậc thang. Ngoài SAC có giá trị t C cố định, không phụ thuộc vào giá trị đầu vào tương tự. Hình 7.12 cấu hình SAC, tương tự cấu hình ADC dạng sóng bậc thang. Tuy nhiên SAC không sử dụng đếm cung cấp đầu vào cho DAC mà thay vào ghi. Logic điều khiển sửa đổi nội dung lưu ghi theo bit dử liệu ghi biến thành giá trị số tương đương với đầu vào tương tự V A phạm vi độ phân giải chuyển đổi. Hình 7.12: Sơ đồ khối ADC liên tiếp xấp xỉ Ví dụ 2: SAC bit có độ phân giải 20mV. Với đầu vào tương tự 2.17V, tính đầu số tương ứng. 400 Giải Số bậc SAC: Như bậc thứ 108 có V AX = 2,16V, bậc 109 có VAX = 2.18V. SAC sinh đầu VAX cuối bậc thang bên VA. Do vậy, trường hợp VA = 2.17, đầu số 10810 = 011011002. Thời gian chuyển đổi Logic điều khiển đếm bit ghi, gán cho nó, định có cần trì chúng mức hay không chuyển sang bit kế tiếp. Thời gian xử lý bit kéo dài môky chu kỳ xung nhịp, nghĩa tổng thời gian chuyển đổi SAC N bit N chu kỳ xung nhịp. Ta có: tC cho SAC = N x1 chu kỳ xung nhịp Thời gian chuyển đổi bất chấp giá trị V A. Điều đo logic điều khiển phải xử lý bit dể xem có cần đến mức hay không. Ví dụ So sánh thời gian chuyển đổi ADC 10 bit có dạng sóng bậc thang SAC 10 bit. Giả thiết hai áp dụng tần số xung nhịp 500kHz. Giải - Với ADC dạng sóng bậc thang, thời gian cực đại là: (2N – 1) x (1 chu kỳ xung nhịp) = 1023 x 2ms = 2046ms - Với SAC, thời gian chuyển đổi 10 chu kỳ xung nhịp tức 10 x 2ms = 20ms Vậy với SAC thời gian chuyển đổi nhanh gấp 100 lần ADC dạng sóng bậc thang. 2.5. Mạch ADC chuyển đổi song song Xét biến đổi bit thực theo phương pháp song song hình 7.13. Với bít biểu diễn 23=8 số khác nhau, kể số (không). Do cần có so sánh, điện áp chuẩn nấc tạo phân áp. Nếu điện áp vào không vượt khỏi giới hạn dải từ 5/2 ULSB đến 7/2 ULSB sánh từ thứ đến thứ xác lập trạng thái “1”, so sánh từ thứ đến thứ xác lập trạng thái “0”. Các mạch logic cần thiết để diễn đạt trạng thái thành số 3. Theo bảng 7.14 cho quan hệ trạng thái so sánh với số nhị phân tương ứng. Nếu điện áp vào bị thay đổi nhận kết sai mã hoá ưu tiên đấu trực tiếp đến 401 lối so sánh. Ta xét đến chẳng hạn việc chuyển từ số sang số (do đó, mã nhị phân từ 011 đến 100). Nếu bit già thời gian trễ giảm mà thay đổi trạng thái sớm bít khác xuất số 111, tức số 7. Trị số sai tương ứng với nửa dải đo. Bởi kết biến đổi A/D, biết, ghi vào nhớ, tồn xác xuất định để nhận trị số hoàn toàn sai. Có thể giải vấn đề cách, chẳng hạn, dùng nhớ - trích mẫu để ngăn biến động điện áp vào thời gian đo. Tuy nhiên, phương pháp hạn chế tần số cho phép điện áp vào, cần phải có thời gian xác lập cho mạch nhớ - trích mẫu. Ngoài loại bỏ hoàn toàn xác xuất thay đổi trạng thái so sánh, mạch nhớ - trích mẫu hoạt động nhanh có độ trôi đáng kể. Hình 7.13: Bộ biến đổi A/D làm việc theo phương pháp song song Nhược điểm khắc phục cách sau so sánh, ta dùng trigơ với tư cách nhớ đệm lật theo sườn để nhớ trị analog. Trigơ này, tác dụng tín hiệu nhịp khởi động cho trigơ tiếp sau. Ở trường hợp bảo đảm giữ nguyên trạng thái dừng lối mã hoá ưu tiên tác động sườn xung để khởi động trigơ. 402 Như thấy rõ bảng 1, so sánh xác lập trạng thái “1” theo trình tự từ lên trên. Trình tự không đảm bảo sườn xung dựng đứng. Bởi có khác thời gian trễ so sánh nên chuyển sang trình khác. Trong tình xác định, trạng thái độ ghi vào trigơ sườn xung khởi động trigơ sườn tín hiệu trùng nhau. Tuy nhiên, mã hoá ưu tiên cho phép tránh điều nhờ tính chất là: không ý đến bít trẻ “1” . Bảng 7.14: Sự biến đổi trạng thái biến đổi A/D song song tuỳ thuộc vào điện áp lối vào. Điện áp Số thập phân vào Trạng thái so sánh Số nhị phân tương ứng Ue/ULSB K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1 Z2 Z1 Z0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Thời gian lấy mẫu cần phải nhỏ thời gian trễ so sánh, điểm bắt đầu xác định sườn xung khởi động. Sự khác thời gian trễ gây độ bất định thời gian(khe) mẫu. Để giảm nhỏ trị số đến mức tính toán mục trước, tốt sử dụng so sánh có khả giảm nhỏ thời gian trễ. Nhờ tầng làm việc song song nên phương pháp biến đổi A/D vừa mô tả nhanh nhất. 3. Giới thiệu IC - Mục tiêu: Đo kiểm tra, xác định lỗi số IC. Thay IC vào mạch điện cách xác. Hiện thị trường có nhiều loại IC có chức chuyển đổi từ số sacng tương tự. Ở giới thiệu loại IC thông dụng, loại khác bạn đọc tham khảo Datasheet hay Internet. 403 3.1. IC AD7524 IC AD7524 ( IC CMOS) IC chuyên dụng dùng để chuyển đổi từ số sang tương tự. AD7524 chuyển đổi D/A bit, dùng mạng R/2R ladder. Có sơ đồ bên hình 7.15. Hình 7.15: Sơ đồ bên IC AD7524 AD7524 có đầu vào bit, bị chốt điều khiển đầu vào CHỌN CHIP ( ) đầu vào ghi ( ) hai đầu vào điều khiển mức thấp, đầu vào liệu D7 ÷ D0 sinh dòng tương tự OUT1 OUT2 (thường OUT2 nối đất). Nếu hai đầu vào điều khiển lên cao lúc liệu vào bị chốt lại đầu tương tự trì mức ứng với liệu số bị chốt đó. Những thay đổi đầu vào không tác động đến ngõ tương tự OUT trạng thái chốt này. Các thông số IC liệt kê bảng hình 7.16 Bảng 7.16 Các thông số IC DA7524 VDD = 5V VDD = 15V Đơn vị MIN NOM MAX MIN NOM MAX Điện áp nguồn cấp, VDD 4,75 5,25 14,5 15 15,5 V Điện áp tham chiếu, Vref +10 +10 V Điện áp đầu vào mức cao, VIH 2,4 13,5 V Điện áp đầu vào mức thấp, VIL 0,8 1,5 V 40 40 ns thời gian cài đặc, tSU(CS) thời gian giữ, th(CS) Cài đặc thời gian liệu đầu ns 25 25 ns 404 vào, tSU(CS) Giữ thời gian liệu đầu vào, tSU(CS) Chu kỳ xung, low, tw(WR) Nhiệt độ môi trường hoạt động, TA 10 10 ns 40 40 ns -55 125 -55 125 Quan hệ ngõ vào ngõ tương ứng trình bày bảng hình 7.16 Bảng 7.16a: Quan hệ ngõ vào ngõ Đầu vào số (Digital input) Đầu tương tự (Xem ý 1) (Analog output) MSB LSB 11111111 -Vref (255/256) 10000001 -Vref (129/256) 10000000 -Vref (128/256) = -Vref /2 01111111 -Vref (1/256) 00000000 Chú ý 1: LSB = 1/256 (Vref ) Bảng 7.16b: Quan hệ ngõ vào ngõ Đầu vào số (Digital input) Đầu tương tự (Xem ý 2) (Analog output) MSB LSB 11111111 Vref (127/128) 10000001 Vref (128) 10000000 01111111 -Vref (128) 00000001 -Vref (127/128) 00000000 -Vref Chú ý 2: LSB = 1/128 (Vref ) Ứng dụng IC AD7524 thường dùng giao tiếp với vi xử lý vi điều khiển để chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự nhằm điều khiển đối tượng cần điều khiển. Sau số ứng dụng IC AD7524 giao tiếp với IC khác hình 7.17 C 405 Hình 7.17a: Giao tiếp AD7524 với 6800 Hình 7.17b: Giao tiếp AD7524 với 8051 Hình 7.17c: Giao tiếp AD7524 với Z-80A 406 3.2 IC DAC0830 DAC 0830 IC thuộc họ CMOS. Là chuyển đổi D/A bit dùng mạng R/2R ladder. Có thể giao tiếp trực tiếp với vi xử lý để mở rộng hoạt động chuyển đổi D/A. Sơ đồ chân cấu trúc bên DAC0830 hình 7.18 Hình 7.18: Cấu trúc bên ICDAC0804 Hoạt động chân - ( )( CHIP SELECT) chân chọn hoạt động mức thấp. Được kết hợp với chân ITL để viết liệu. - ITL (INPUT LACTH ENABLE) chân cho phép chốt ngõ vào, hoạt động mức cao. ITL kết hợp với ( ) phép viết. (WRITE) hoạt động mức thấp. Được sử dụng để nạp bit liệu ngõ vào chốt. Dữ liệu chốt mức cao. Để chốt liệu vào ( ) phải mức thấp ITL phải mức cao. 407 (WRITE) tác động mức thấp. Chân kết hợp với chân cho phép liệu chốt ngõ vào mạch chốt truyền tới nghi DAC IC. (TRANSFER CONTROL SIGNAL) tác động mức thấp. Cho phép viết. - DI0 – DI7 ngõ vào số DI0 LSB DI7 MSB. - I01 ngõ dòng DAC1. Có trị số cực đại tất bit vào 1, tất bit vào 0. - I02 ngõ dòng DAC2. Nếu I01 tăng từ cực đại I02 giảm từ cực đại để cho I01 + I02 = số. - Rfb điện trở hồi tiếp nằm IC. Luôn sử dụng để hồi tiếp cho Op Amp mắc ngoài. - Vref ngõ vào điện áp tham chiếu từ -10 đến +10V. - VCC điện áp nguồn cấp cho IC hoạt động từ đến 15V. - GND (mass) chung cho I01 I02. Sau số ứng dụng DAC0830 chuyển đổi từ số sang tương tự + Điều khiển volume số hình 7.19 - Hình 7.19: Ứng dụng DAC0830 để điều khiển Volume 408 + Điều khiển máy phát sóng số hình 7.20 Hình 7.20: Ứng dụng DAC 0830 để điều khiển máy phát sóng + Bộ Điều khiển dòng số hình 7.21 Hình 7.21: Bộ điều khiển dòng só Công thức tính dòng ra: + DAC8030 điều khiển dòng thay đổi theo liệu số vào. Dòng thay đổi từ 4mA (khi D = 0) đến 19.9mA (khi D = 255). + Mạch điện sử dụng cho mức điện áp vào khác từ 16V đến 55V. + P2 thay đổi giá trị dòng. 409  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI • Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày khái niệm, cấu trúc thông số mạch chuyển đổi số - tương tự mạch tương tự - số, hiểu chức họ IC + Về kỹ năng: sử dụng thành thạo dụng cụ đo để đo chân tín hiệu điện áp ngõ vào – IC, lắp ráp số mạch bản, + Về thái độ: Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp. • Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành đo thông số mạch điện theo yêu cầu bài, lắp ráp số mạch + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp công việc. 410 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mạch điện tử (tập – 2), Nguyễn Tấn Phước, NXB TP HCM, 2005 [2] Kỹ thuật xung nâng cao, Nguyễn Tấn Phước, NXB TP HCM, 2002 [3] Kỹ thuật số, Nguyễn Thuý Vân, NXB KHKT, 2004 [4] Kỹ thuật điện tử số, Đặng Văn Chuyết, NXB Giáo dục. [5] Cơ sở kỹ thuật điện tử số, Vũ Đức Thọ, NXB Giáo dục. [...]... 1.2.3 Độ rộng xung (hình 1.4) Hinh1.4: Độ rộng xung Trong đó: Vm: Biên độ xung ∆V: Độ sụt áp đỉnh xung tr: Độ rộng sườn trước tp: độ rộng đỉnh xung tf: độ rộng sườn sau ton : độ rộng thực tế Đây là dạng xung thực tế, với dạng xung này thì khi tăng biê n độ điện áp sẽ có thời gian trễ tr, gọi là độ rộng sườn trước Thời gian này tương ứng từ 10% đến 90% biên độ U Ngược lại, khi giảm biên độ điện áp xung. .. khoảng thời gian trống giữa 2 xung liên tiếp có điện áp nhỏ hơn 0.1Um (hoặc 0.5Um) - Hệ số lấp đầy γ là tỷ số giữa độ rộng xung tx và chu kỳ xung T (1.3) γ= tx T (1.3) Do T = tx + tng , vậy ta luôn có γ < 1 - Độ rỗng của xung Q là tỷ số giữa chu kỳ xung T và độ rộng xung tx (1.4) Q= T tx (1.4)  Trong kỹ thuật xung - số, chúng ta sử dụng phương pháp số đối với tín hiệu xung với quy ước chỉ có 2 trạng... pháp toán tử Laplace 12 1.2.Các thông số của xung điện và dãy xung 1.2.1 Các thông số của xung điện Tín hiệu xung vuông như hình 1.3 là một tín hiệu xung vuông lý tưởng, thực tế khó có 1 xung vuông nào có biên độ tăng và giảm thẳng đứng như vậy: Hình 1.3: Dạng xung Xung vuông thực tế với các đoạn đặc trưng như: sườn trước, đỉnh, sườn sau Các tham số cơ bản là biên độ U m, độ rộng xung tx, độ rộng sườn... một dãy xung liên tiếp tuần hoàn với chu kỳ T, nghĩa là sau mỗi thời gian T lại có một xung lăp lại hoàn toàn giống như xung trước Các dạng dãy xung tuần hoàn thường gặp: + Dãy xung vuông góc là dạng dãy xung thường gặp nhất trong kỹ thuật điện tử Các thông số đặc trưng cho dãy xung gồm: biên độ U M, độ rộng xung tx, thời gian nghỉ tn, chu kỳ T= tx + tn, tần số f=1/T Ngoài ra còn có 2 thông số phụ đặc... niệm về xung điện, dãy xung - Giải thích được sự tác động của các linh kiện thụ động đến dạng xung - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp Nội dung 1 Định nghĩa xung điện, các tham số và dãy xung - Mục tiêu: Trình bày và phân tích các dạng tín hiệu, các hàm, các thông số của xung cơ bản 1.1.Định nghĩa - Xung là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điện trong một khoảng thời... ứng tần số của mạch lọc Nếu tần số f > f c (ở dãi tần số cao) thì điện áp ngõ ra giảm Do vậy, xem như ở ngõ ra không có thành phần tần số cao Nếu tần số f < f c (ở dải tần số thấp), điện áp ngõ ra có biên độ cao, tức ngõ ra có thành phần tần số thấp Đây cũng là vấn đề gặp ở mạch khuếch đại tần số cao, xuất hiện tần số cắt trên fc Mối quan hệ giữa tần số và độ lợi hình 1.17 Tại tần số f c độ lợi giảm... thiết đến việc nghiên cứu quá trình quá độ trong các mạch đó Nếu có một dãy xung tác dụng lên mạch điện mà khoảng thời gian giữa các xung đủ lớn so với thời gian quá độ của mạch Khi đó tác dụng của một dãy xung như một xung đơn Việc phân tích mạch ở chế độ xung phải xác định sự phụ thuộc hàm số của điện áp hoặc dòng điện trong mạch theo thời gian ở trạng thái quá độ Có thể dùng công cụ toán học như: phương... sau ts, độ sụt đỉnh ∆u - Biên độ xung Um xác định bằng giá trị lớn nhất của điện áp tín hiệu xung có được trong thời gian tồn tại của nó - Độ rộng sườn trước ttr, sườn sau ts là xác định bởi khoảng thời gian tăng và thời gian giảm của biên độ xung trong khoảng giá trị 0.1Um đến 0.9Um - Độ rộng xung Tx xác định bằng khoảng thời gian có xung với biên độ trên mức 0.1Um (hoặc 0.5Um) - Độ sụt đỉnh xung ∆u... 1.1c Tín hiệu xung tam giác - Một số tín hiệu rời rạc (hình 1.2) Hình 1.2 Tín hiệu sin rời rạc - hàm mũ rời rạc Ngày nay trong kỹ thuật vô tuyến điện, có rất nhiều thiết bị, linh kiện vận hành ở chế độ xung Ở những thời điểm đóng hoặc ngắt điện áp, trong mạch sẽ phát sinh quá trình quá độ, làm ảnh hưởng đến hoạt động của mạch Bởi vậy việc nghiên cứu các quá trình xảy ra trong các thiết bị xung có liên... xung sẽ có thời gian trễ tf, gọi là độ rộng sườn sau Thời gian này tương ứng từ 90% đến 10% biên độ U - Độ rộng xung thực tế là: ton = tr+ tp +tf - Độ sụt áp ∆V là độ giảm biện độ ở phần đỉnh xung 1.2.4 Các dạng hàm cơ bản của tín hiệu xung 1.2.4.1 Hàm đột biến (hình 1.5) v(t) = a.1(t - t0) - Đột biến xảy ra tại thời điểm t = t0 với biên độ là a - 1(t – t0) : Hàm đột biến đơn vị - Khi t < t0 : v = 0 . THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Kỹ Thuật Xung – Số là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên. BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô đun: KỸ THUẬT XUNG – SỐ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày. niệm cơ bản về xung điện, các hệ thông số cơ bản của xung điện, ý nghĩa của xung điện trong kỹ thuật điện tử. - Trình bày được cấu tạo các mạch dao động tạo xung và mạch xử lí dạng xung. - Phát