Kỹ thuật điện tử phần 2

Chng KTHUT XUNG - s "K th u t x u n g - s l thiiõt ng bao gm mt lnh vc khỏ rng v quan tr ng ca ngnh k th u t in t - tin hc Ngy tro n g bc phỏt tri n nhy vt ca k th u t t ng húa, nd m a n g ý nghớa l khõu then cht, l cụng c khụng th thiu gii quyt cỏc nhim v kl th u t c th hng ti mc ớch gim cỏc chi phớ v n ỏ n g lng v thi gian cho m t quỏ trin h cụng ngh hay k th u õ t, n õ n g cao tin cy hay hiu q u ca chỳng lYong chng ny, thi gian han ch, chỳng ta ch cp ti mt s tớnh c h t c bn, m u ca ki th u t x un g - s cú 3.1 KHI N IM CHNG Tớn hii xurii VII ớham sụ' Tớn hiu in ỏp hay dũng in bin i theo thi gian (m ang ni d u n g ca mt quỏ trỡn h th ụ n g tin no ú) cú hai dng c bn : liờn tc hay ri rc (giỏn on) T ng ng vi chỳng, tn ti hai loi h th n g gia cụng, x lớ tớn hiu cú nh n g c im k th u t khỏc m a n g n h n g u, J nhc im khỏc l h thn g liờn tc tx * (analog) v h th n g ri rc (digital) Nhiu khi, c im lch s ph ỏ t tri n v p h ỏ t huy y u th ca t n g loi ta gp tro n g thc t h th n g lai ghộp kt hp^ c t a) vic gia cụng x lớ hai loi tớn hiu trờn u i tng ca chng ny ch cp ti loi tớn hiu ri rc theo thi gian gi l tớn hiu xung iớ t C) ỡn h 17 ; Cỏ c dn^ lớn hiu xHi; a ) D óy x u t i ^ v u ú / ỡ i ; ; h) D óy ; lam giỏc {rtỡ^ cua} : c) D óy xunớ^ hm m (xunới kim) x u i ỡ D ng cỏc tớn hiu x u n g th n g gp cho trờ n hỡnh 3.1 C hỳng cd th l m t dóy xung tu n hon theo thi gian vi chu k lp li T, hay ch l m t x u ng n x u t hin mt ln, cd cc tin h dng, õ m hoc cc tớn h thay i H nh 3.2 ch m t xu ng vuụng th c t vi cỏc on c tr n g : sn trc, nh v sn sau Cỏc th a m s c b n l biờn , r n g xung, r n g sn trc v sau, st nh 153 òiửii giỏ t.r ln x u n 4' c ú nht dc xung ca IJ,,, x ỏ c in ỏp thi nh tớn gian bng u hiLi tn ti v s n sau nú (t D rng sn trc v t^i x ỏ c n h b i k h o n g t h i g i a n t n g v thi g ia n g im c a biờn x u n g t r o n g k h o n g g i ỏ t r 0, ) khoỏng trờn gim rng thi mc xung gian 0, cú dim nh xỏc xung (hay m c vi bng biờn , ,, , ) s t i n h x u n g t h h i n mc biờn x u n g o n V i d y x u n g t u ỏ n tham n s c Chu t ng Xỡới'^ VIèH'^ lỡc (c t h x ú t vúi d ó v x n g v u ng ) li x u n g T ( h a y t ỏ n s x u n g n g c a hai x u n g gian ỡ n h J : ) f ỡ ' ^ h o n , cũn cú cỏc tr n g sau kỡ p nh xung nghi k tip f = 7- ) l k h o n g t h i g i a n g i a cỏc Thi (h.3.1a) l k h o ỏ n g thi gian H s Jỏp ỏ y y l ti s g i a r n g v chu tr n g giahai x u n g liờn tip k i T tx '/ = Tp t c ú h th c : T = v < IVong k th u t xung - s, ngi ta thng s dng phng phỏp s i vi d n g tớiỡ hiu x ung vi quy vớc chỡ cú hai tr n g thỏi phõn bit : T rng thỏi cú xung (khong t^) vi biờn ln hn mt mc ngng gi l mc cao hay mc "1, mc U j th ng c chn c bn g 1/2 in ỏp ngun c u n g cp T rn g th ỏi khụng cd xung (khong tp,, vi biờn nh hn m t m c ng ng | gi l m c th p hay mc "0", mc Uj c chn tựy theo p h n t khúa (tra n z ito , IC) Cỏc mc in ỏp r a tro n g di U ny s c cp k hn p h n tip < theo < U l cỏc tr n g th ỏi cm V n 3J.2 Ciờ khúa ca ớranio Ti'anzito lm vic ch khúa hot ng nh mt khúa in t ún g m m ch vi tc n h a n h 10* ú cú Iihiu c im khỏc vi ch khuch i ó xột chng trc a - Yờu cu co bn vi mt tra n z ito ch khda l in ap ỏu cú hai tr n g thỏi khỏc bit : (3-1) Ch khúa ca tra n z ito c xỏc nh bi ch in ỏp hay dũng in m t chiu cung cp t ngoi q ua mch ph tr (khúa th n g ng hay th n g m) Vic chu yn tr n g th ỏ i ca khúa th n g c thc hin nh m t tớn hiu xu n g cú cc tớn h thớch 154 hp tac ng ti u vo C ng cú tr ng hp khúa t ng chuyn i tr n g thỏi mt cỏch tu ỏ n hon nh m ch hi tip d ng ni b, ú khụng cỏn xung iu khin (xem cỏc p h ỏ n m ch to xung tip sau) a r a n h n g c im ch vu ca ch khúa, hy xột m ch c th hnh 3.3 Rt S th c hin c iu kin (3-1) chn cỏc mc , U| cng nh cỏc giỏ tr v R^ thớch hp B an u (khớ ^, = hay u^, ) tra n z ito tr n g thỏi úng, dũng in 1^, = 0, lỳc khụng cú ti Rj lỡỡli Urd : Mci kiỡỳa (iớỏo) lựm^ ininziio ,,, = + E ,, Lỳc in tr ti nh n h t R = Rj (vi Rj l in tr vo ca m ch t n g sau ni vi ỏu ca s ) Uj | = l mc nh nhỏt ca in ỏp tr n g thỏi H, phõn b i t chc chn, ta chn U| < (chng h n U = 1,5V E^.^,= 5V) Phự hp vi iu kin (3-1), in ỏp vo phi nm di nivớc | {c hiu l in ỏp vo ln n h t tra n z ito b khúa chỏc U = tra n z ito silic ngii ta chn | = 0,4V ^ V n y \ x ^ - rviii ch u y n J , ^ khụng ^ ^Hbh ^ uu Aun^ uitớu Kiiitn cc LIIIII UUUI^ uuci LUI uiiu VIU ^ ^11 s a n g t r n g th ỏ i m (bo hũa), in ỏp o' phi th a m ó n iu kin D in tr chn th ớc h hp thi g ia n q u ỏ nh v d ũn g q u ỏ ln, r h n g h n = f>kQ X ỏ r d n h R 11^, = U = 1,5V thỡ U| = 0,4V Mun vy = liỡỡA vi = 100 d dũ n g baz 10/) d - D xỏc dix xem in ỏp vo cú nm tro n g mt gii h n giỏ tr cho trc hay khụng, ngi ta s d n g m ch so sỏn h ngng hlnh 3.1 Oa Thc c h t m ch ny l s kt hp cỏc mch hỡnh 3.8a v 3.8c tro n g cựng mt s phi hp cỏc u ca K| v K:>, õy d ự n g ca logic ph G (gi l ca "v", xem 3.7.2) Tỡỡ li ca G, = Y = (tng ng vi mc in ỏp cao) chi t i cỏc li ca K v K2 cd Xj= X-, = Cỏc tr n g hp cũn li vi mi giỏ tr X| v (tc l X.X-, = 0), = Y = (tng ng vi mc in ỏp thp) Kt hp cỏc tn h c h t ca m ch 3.8a v c vi tớn h c h t ca ca G ta n h n c c tớnh tru y n t X |, Xi v Y = ph thuc th hin trờ n hỡnh 3.10b u ngong / Vao ^Zk Jngng z Q V vdỡ llra b) l/ngng / u 90 rJ JngUng z ỡn h : Mch Hiiycn h so M.ỡh : nt;ffỡ; (CN: ) a) v gin o lớc inyối tntvci dt h) T 3.10b th y rừ v Uj-y = u ,3 = ngUiỡngl Uyý;, < u ngng2 u, < u ngng1 hoc V ỏo > u ngng2 (3-5) (lu ý õy cỏn chn 159 B so sỏn h hai ngiớng c ng d n g c bit th u n i cn theo dừi v khng ch t ng m t th ụ n g s no ú ca mt quỏ trỡn h tro n g m t gii hn cho phộp ó c nh sn (th hin hai giỏ tr in ỏp ngng) hoc ngc li k h ụ n g cho phộp thụng s ny ri vo m t vựng gii hn cm ch nh ngng in ỏp tng ng 3,2 CC MCH KH ễ N G D N G B HAI TRNG THI N N H Cỏc mch cú hai tr n g th ỏi n nh u (cũn gi m ch trig) c c tr n g bi hai tr n g th ỏi n nh bn theo thi gian v vic chuyn nú t tr n g th ỏi ny s a n g tr n g thỏi (xy tc thũi nh cỏc vũng hi tip dng ni b) chi xy t ti li vo thớch hp ca nd cỏc x ung in ỏp cú biờn v cc tớnh thớch hp õy l p h ỏ n t c bn cu trỳ c nờn mt nh (ghi, c) th ụ n g tớn di dn g s nh phõn 3.2 Trè ụ x n (RS-trèằ) dựt* ớranziớo Hỡnh 3.11 a v b a dng mch nguyờn lớ ca m t trig RS i xng Thc cht õy l hai m ch o hỡnh 3.3 d ự n g Tj v T t ghộp liờn tip quR cỏc vũng hi tip dng b n g cỏc cp in tr R |R v R^R_ (lu ý r n g cỏch v - l l b hon ton tng t n h 3.1 la) a - N g u yờ n hot d n g : Mch 3.11 chi cú hai tr n g th ỏi n nh bn l : T ni Tt k h ú a ng vi m c in ỏ p Q = 1, Q = hay T | khúa T m n g vi tr n g thỏi Q = Q = cc ( ĂĂỡnh i. : 'ri^ I 32 1^.1 > 1^.2 cỏc gim ỏp õm trờ n colect ca T | v dng trờ n colecta c a T th ụ n g qua phõn ỏp R 2R hay R 1R3 a v lm >I2 ' dn ti T m T khúa Nu ngc li lỳc u l^ < Ij32 th ỡ s d n ti Tj khúa T m) 160 Tuy nhiờn, khụng ni chỏc c m ch s tr n g th ỏ i no tro n g hai tr n g th ỏi n nh ó nờu u n tr, tr n g thỏi vo n g vi lỳc R = s = (cựng cú xung dng) l b cm Núi khỏc i iu kin cm l R s = 0) (3-6) T vic phõn tớch trờ n r ỳ t b n g tr n g th ỏ i cựa trig RS cho phộp xỏc nh tr n g thỏi u ca nú ng vi t t c cỏc kh n n g cú th ca cỏc xun g ỏu vo bng 3.1 õy ch s n th hin tr n g thỏi hin ti, ch s (n + 1) th hin tr n g th ỏ i t n g lai ca u ra, du chộo th hiỡii tr n g thỏi cm u vo R gi l u vo xúa (Reset) u vo s gi l u vo th i t lp (Set) B n g 3.1 : B n g trng thỏi ca trig R S u vo u Rn Sn Q n+l Qn + 0 1 1 Qn Qn 0 X X 3.2.2, Trè Smit dựng tranzito S trig RS trờ n lt tr n g th ỏ i t vo cc baz ca tra n z ito a n g khúa nit x u n g dng cd biờn thớch hp m nú (ch x ột vi quy c logic dng) Cd th s d ng ch m t in ỏp vo n h t cc tớn h v hỡn h d n g tự y ý (ch yờu cu nic biờn ln) lm l t m ch trig Loi m ch ny cú tờn l trig Smit, c cu to t cỏc tra n z ito hay IC tuyn tớn h (cũn gi l b so s ỏ n h cd tr) a - H ỡn h 3.12 a m ch nguyờn lớ trig Sm it d ự n g tra n z ito v c tuyn tru y n t ca nd, Q ua c tuyn hỡnh 3.12b th y rừ : ^ 1 ^ 11- ^ V r a mõX t V r d m Ăn 1 ^ ^ Jv ong U ngf bj ỡ ỡn h S : Trigi^ S m it dựn tranzito a ) d c tuyn truyhi t ca nú (b)- Lỳc tõ n g d n Uy.-H, t mt tr s r t õ m thỡ : Uv < Utiúng ; Ura = Uramin ^ U c tú n g ; U r a = U ram ax Lỳc gim d n v t tr s dng ln thỡ v > ngi ; = Uramax ^ Upgl = Uv (3-7) U U ram in (3-& ) b - Cú th gii thớch hot ng ca mch nh sau ; Ban u Tj khda (do Bj c t túi in ỏp õm ln) T2 m (do nh dũng lm vic t E^) lỳc d t ú o hcỡa = - K U A 161 = Khi t n g Uy ti ỡỳc Uy > u^iúng "^1 mch hi tip dng ghộp trc tip t colect Tj v baz T-) lm T b khúa t bin in ỏp õm t Cj a ti qua mch R |R t bin in ỏp dng ti C-> a ti baz T quỏ trỡn h d n ti T m bóo hũa, T- khúa v P h n tớch t ng t, mch s lt t r n g thỏi v T khda Tn ni lỳc gim qua giỏ tr Cỏc giỏ tr v vic la chn cỏc giỏ tr R |, R ca s 3.12a quyt nh Hin t n g trờ n cho phộp d ựn g trig Sm it nh m t b to x u n g vuụng, nh hi tip dng m qu ỏ trn h lt tr n g thỏi xy tc thi c bin i t t H ỡnh 3.13 mụ t m t vớ d bin i tớn hiu hỡnh sin th n h xung vuụng nh trig Sniit Giỏ tr hiu s Uyjửng ^vngMi p chuyn m ch v c n g nh (iu m o ng mun) nu hiu c ng nh hay h s suy gim tớn hiu phõn ỏp R^, R-, gõy r ỏ cng ln tc l h s hi tip dng c n g gim, iu ny lm xu tớnh c h t ca d n g xung) c - Nh trờn ó phõn tớch, mi c gỏng lm gim tr chuyn m ch ớJra A U tre = raniớix ~ U m in ộu lni xu i tớn h c h t hi tip dng v cú th lm m t i hai tr n g thỏi n nh c tr n g ca s 3.12(a) khỏc phc nhc im ny, ngi ta d ự ng trig Sm it ghộp cc emit nh trờ n hnh 3.14a ỡnh ; Cỡỡn (io h i ièat hicn (ti tớn hiu hỡnh sin thnh xuni^ viitiớ^ n h iriớớr Stiiớ Mch hỡnh 3.14a l t n g khuch i vi sai cú hi tip dng q u a Rj, Rt v hi tip õm dũng in q u a R| B ng cỏch la chn th a m sụ' thớch hp, cú th t ti tr n g thỏi mch lt dũng 1^, ca m t tra n z ito (t m ch uyn s a n g khúa) hon toi tru y n ti tra n z ito kia, núi khỏc i, khụng xy tr n g th ỏ i bóo hũa cỏc tra n z ito lỳc m I /?c I -o -h Ec Ura \u r ỡnh 3.14 : M ch nguyờn lớ trig Smii ghộp enựi (a) v c tuyn truxen i ca nú (h) 162 n -KT Trong k th u t in t, n gin nhỏt ta dự ng cỏc mch ba tr n g thỏi u tỡia iii khụi v mt chi cho tớn hiu k^t qu raBus ch u n g khi ny cú tớn hipu iu k h in ỏu t n g ng, Tớn hiu iộu khin ỏu raca mi khoi sờ l fin hiu chn phộp toỏn thc hiờn t r o n g T óp hp cỏc tớn hiu chon n y cú t h D, a gi l nió p h ộp toỏn Thc t thc hiờn AL s dung nguyờn tỏc trộn chn cỏc pht^p toỏn logic AND OR NOT v phõn biờt cỏc phộp toỏn s hoc vi cỏc phộp toỏn logic Mi phộp toỏn lofợic thpo t n bit se ló n phộp toỏn logic tn^ bớt Cớý ỏu ba trng thói \'i d hinh 5.18 cho ta S(J Uinh \/'V ; S (O ỡo^ic cita khni /ớ.\7 > hti logic ('a phộp t.o;in AND hit Trong s nv H, b, l cỏc ch s c a d a v b ; C!, l cỏ c ch s ca kụ't qu c : AND l tớn hiu chn phộp to ỏ n A N D , nụ c h n h l tớn hiu iu k h i n ỏu v nú cú tớch rc õni, èè9U M.'t AL s cú s khf>i J i o bi hỡnh 5.19, n p u X( ' t thớH) nhng iu ta a nờu Trong phỏn eõt' phộp toỏn s hc cựa AJ.U bn phe'p toỏn Sệ iớc thc hin l cụng, tr nhn, chia C bũn ph('*p toỏn ny úu c thc hin trn b cng tr ỡtih 5.7 y s