Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình này giới thiệu một cách hệ thống các khái niệm về tín hiệu xung và mạng tuyến tính, các mạch biến đổi xung, mạch dao động tạo xung, cơ sở đại số logic và phần tử cơ bản trong các mạch điện tử số kết hợp với các mạch điển hình, giải thích các khái niệm cơ bản về cổng điện tử số, các phương pháp phân tích và thiết kế mạch logic cơ bản. Sau mỗi chương đều có phần câu hỏi và bài tập để giúp người học dễ dàng hệ thống lại và nắm bắt kiến thức tốt hơn. Trên cơ sở các kiến thức căn bản, giáo trình đã cố gắng tiếp cận các vấn đề hiện đại, đồng thời vận dụng với thực tế giảng dạy – học tập của giảng viên, giáo viên và học sinh – sinh viên. Giáo trình gồm có hai phần, được bố cục như sau: Phần 1 – Kỹ thuật xung Chương 1: Tín hiệu xung và mạng tuyến tính Chương 2: Mạch vi phânmạch tích phân Chương 3: Mạch hạn chế và ghim điện áp Chương 4: Mạch dao động tạo xung Phần 2 – Kỹ thuật số Chương 1: Cơ sở đại số logic Chương 2: Mạch logic tổ hợp Chương 3: Mạch dãy
ẮC GIANG - 2016 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Chủ biên: ThS Mạc Văn Biên Thành viên: Đặng Lan Thương ThS Phạm Thị Uyên Giáo trình KỸ THUẬT XUNG - SỐ (Giáo trình lưu hành nội bộ) BẮC GIANG - 2019 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử tiếp tục ứng dụng rộng rãi, mang lại hiệu cao hầu hết lĩnh vực kinh tế - kỹ thuật đời sống xã hội Việc điều khiển hay xử lý tín hiệu thiết bị điện tử đại dựa sở Kỹ thuật xung - số Bởi vậy, việc hiểu sâu sắc Kỹ thuật xung - số điều thiếu kỹ sư điện tử Giáo trình giới thiệu cách hệ thống khái niệm tín hiệu xung mạng tuyến tính, mạch biến đổi xung, mạch dao động tạo xung, sở đại số logic phần tử mạch điện tử số kết hợp với mạch điển hình, giải thích khái niệm cổng điện tử số, phương pháp phân tích thiết kế mạch logic Sau chương có phần câu hỏi tập để giúp người học dễ dàng hệ thống lại nắm bắt kiến thức tốt Trên sở kiến thức bản, giáo trình cố gắng tiếp cận vấn đề đại, đồng thời vận dụng với thực tế giảng dạy – học tập giảng viên, giáo viên học sinh – sinh viên Giáo trình gồm có hai phần, bố cục sau: Phần – Kỹ thuật xung Chương 1: Tín hiệu xung mạng tuyến tính Chương 2: Mạch vi phân-mạch tích phân Chương 3: Mạch hạn chế ghim điện áp Chương 4: Mạch dao động tạo xung Phần – Kỹ thuật số Chương 1: Cơ sở đại số logic Chương 2: Mạch logic tổ hợp Chương 3: Mạch dãy Giáo trình Hiệu trưởng phê duyệt làm tài liệu thức dùng cho giảng dạy, học tập môn học Kỹ thuật xung – số, trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghiệp Do thời gian có hạn nên tài liệu khơng tránh khỏi thiếu sót, mong người đọc góp ý Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: - Mạc Văn Biên, Đặng Lan Thương, Phạm Thị Uyên - Giảng viên khoa Điện tử Tin học, Cao Đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, số 202 Trần Nguyên Hãn, TP Bắc Giang, Bắc Giang - Văn phòng khoa Điện tử - Tin học, tầng 3, tòa nhà X1, số 202 Trần Nguyên Hãn, TP Bắc Giang, Bắc Giang - Thư viện Cao Đẳng Kỹ thuật Công nghiệp, số 202 Trần Nguyên Hãn, TP Bắc Giang, Bắc Giang NHÓM TÁC GIẢ MỤC LỤC PHẦN 1: KỸ THUẬT XUNG Chương 1: TÍN HIỆU XUNG VÀ MẠNG TUYẾN TÍNH 1.1 Tín hiệu xung tham số 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Các tham số tín hiệu xung 1.2 Phản ứng mạch RC - RL tín hiệu xung 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Mạch lọc RC 1.2.3 Mạch lọc RL 1.2.4 Phản ứng mạch lọc RC xung đơn 10 1.3 Các mạch phân áp xung 12 1.3.1 Mạch phân áp xung dùng điện trở 12 1.3.2 Mạch phân áp xung dùng tụ điện 13 1.3.3 Mạch phân áp xung hỗn hợp 14 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 16 Chương 2: MẠCH VI PHÂN – MẠCH TÍCH PHÂN 17 2.1 Mạch vi phân 17 2.1.1 Khái niệm 17 2.1.2 Mạch vi phân RC đơn giản 17 2.1.3 Mạch vi phân RL đơn giản 22 2.1.4 Mạch khuếch đại thuật toán vi phân 23 2.1.5.Ứng dụng mạch vi phân 24 2.2 Mạch tích phân 24 2.2.1 Khái niệm 24 2.2.2 Mạch tích phân RC đơn giản 25 2.2.3 Mạch tích phân RL đơn giản 27 2.2.4 Mạch kh́ch đại thuật tốn tích phân 27 2.2.5.Ứng dụng mạch tích phân 28 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 34 Chương 3: MẠCH HẠN CHẾ VÀ MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP 36 3.1 Khái niệm chung 36 3.1.1 Mạch hạn chế 36 3.1.2 Mạch ghim điện áp 37 3.2 Các mạch hạn chế biên độ 38 3.2.1 Mạch hạn chế dùng diode 38 3.2.2 Mạch hạn chế dùng transistor 42 3.3 Các mạch ghim điện áp 43 3.3.1 Mạch ghim điện áp mức nguồn Ec 43 3.3.2 Mạch ghim điện áp mức nguồn Ec 44 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 45 Chương 4: MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG 47 4.1 Khái niệm chung 47 4.2 Mạch tạo dao động dùng Transistor 48 4.2.1 Mạch dao động đa hài đơn ổn dùng transistor 48 4.2.2 Mạch dao động đa hài phi ổn dùng transistor 51 4.3 Mạch tạo dao động dùng IC NE555 54 4.3.1 Cấu tạo vi mạch NE555 54 4.3.2 Mạch dao động đơn ổn (monostable) 55 4.3.3 Mạch dao động bất ổn (astable) 57 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 59 PHẦN 2: KỸ THUẬT SỐ 61 Chương 1: CƠ SỞ ĐẠI SỐ LOGIC 61 1.1 Hệ thống số mã 61 1.1.1 Hệ thống số đếm thông dụng 61 1.1.2 Mã hóa 65 1.2 Đại số logic 69 1.2.1 Đại số logic 69 1.2.2 Các phương pháp biểu diễn hàm logic 71 1.2.3 Các phương pháp tối thiểu hóa hàm logic 75 1.2.4 Các cổng logic 81 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 96 Chương 2: MẠCH LOGIC TỔ HỢP 98 2.1 Khái niệm chung 98 2.2 Thiết kế mạch logic tổ hợp 98 2.2.1 Phân tích mạch logic tổ hợp 98 2.2.2 Các bước thiết kế mạch logic tổ hợp 100 2.3 Một số mạch logic tổ hợp thường gặp 103 2.3.1 Mạch cộng nhị phân 103 2.3.2 Mạch trừ nhị phân 105 2.3.3 Mạch so sánh hai số nhị phân 108 2.3.4 Mạch hợp kênh – phân kênh 110 2.3.5 Mạch mã hoá – giải mã 117 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 130 Chương 3: MẠCH DÃY 132 3.1 Khái niệm mạch dãy 132 3.2 Các phần tử nhớ 133 3.2.1 Khái niệm chung 133 3.2.2 Trigger R-S (FF-RS ) 134 3.2.3 Trigơ J – K (JK-FF) 138 3.2.4 Trigơ T 140 3.2.5 Trigơ D (Delay) 141 3.2.6 Các loại trigơ Chính- Phụ (MS-Master- Slave) 142 3.2.7 Chuyển đổi loại trigơ 143 3.3 Bộ đếm 145 3.3.1 Khái niệm phân loại đếm 145 3.3.2 Các bước thiết kế đếm 146 3.3.3 Bộ đếm đồng 154 3.3.4 Bộ đếm không đồng 157 3.4 Bộ ghi dịch 159 3.4.1 Khái niệm phân loại 159 3.4.2 Bộ ghi dịch nối tiếp 161 3.4.4 Mạch ghi dịch chiều 163 3.4.5 Một số IC ghi dịch 164 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO 168 DANH MỤC HÌNH VẼ PHẦN 1: KỸ THUẬT XUNG Hình 1.1 Biểu diễn tín hiệu âm Hình 1.2 Phân loại tín hiệu Hình 1.3 Tín hiệu hình sin Hình 1.4 a) xung vng điện áp > b) xung vuông điện áp Hình 1.5 Các dạng tín hiệu xung Hình 1.6 Dạng xung lý tưởng dạng xung thực tế Hình 1.7 Dạng tín hiệu xung vuông đột biến Hình 1.8 Dạng tín hiệu biến đổi theo quy luật đường thẳng Hình 1.9 Dạng tín hiệu biến đổi theo quy luật hàm số mũ Hình 1.10 Tổng hợp xung vuông Hình 1.11 Mạch lọc RC đáp ứng xung mạch lọc Hình 1.12 Mạch lọc thông thấp, thông cao dùng RL Hình 1.13 Mạch vi phân 10 Hình 1.14 Tín hiệu lối mạch vi phân RC 11 Hình 1.15 Mạch tích phân 11 Hình 1.16 Đáp ứng xung lối mạch RC lối C 12 Hình 1.17 Mạch phân áp xung dùng điện trở 12 Hình 1.18 Mạch phân áp xung dùng tụ điện 13 Hình 1.19 Mạch phân áp xung hỗn hợp 14 Hình 1.20 Giản đồ điện áp mạch phân áp xung hỗn hợp 15 Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch vi phân 17 Hình 2.2 Sơ đồ mạch vi phân RC đơn giản 17 Hình 2.3 Dạng sóng vào mạch vi phân nhận xung vuông a) Dạng sóng ngõ vào; b) T Dạng sóng ngõ = i ; c) Dạng sóng ngõ τ b) xung vuông điện áp Tín hiệu xung khơng có tín hiệu xung vng mà có mốt số dạng tín hiệu khác xung tam giác, cưa, xung nhọn, xung nấc thang có chu... 1.6a, tín hiệu xung vng lý tưởng, thực tế khó có xung vng có biên độ tăng giảm thẳng đứng a) Xung vuông lý tưởng b) Xung vng thực tế Hình 1.6 Dạng xung lý tưởng dạng xung thực tế Xung vuông thực