Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình “Kỹ thuật số” là một môđun chuyên ngành quan trọng của ngành điện tử, hiện nay nó được ứng dụng trong hầu hết các ngành kỹ thuật và các lĩnh vực điều khiển khác. Nội dung chính của đề cương gồm có: Đại cương, FLIP - FLOP, mạch đếm và thanh ghi, mạch logic MSI, họ vi mạch TTL - CMOS, bộ nhớ, kỹ thuật ADC - DAC. Mời các bạn cùng tham khảo.
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MƠĐUN: KỸ THUẬT SỐ (Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp) GVBS: Nguyễn Thị Thanh Hằng TPHCM, tháng 03 năm 2018 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Kỹ thuật số” mơđun chun ngành quan trọng ngành điện tử, ứng dụng hầu hết ngành kỹ thuật lĩnh vực điều khiển khác Nó quan trọng sinh viên ngành trường, đặc biệt ngành điện tử, điện cơng nghiệp sửa chữa máy tính Để tạo điều kiện cho sinh viên học tập nghiên cứu môđun này, khoa Điện-Điện tử- trường CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II biên soạn tài liệu: KỸ THUẬT SỐ làm giáo trình lưu hành nội Trong trình biên soạn khơng khỏi có nhiều sai sót, mong thông cảm góp ý đồng nghiệp bạn đọc Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 Nhóm tác giả MỤC LỤC Lời giới thiệu Mục lục Phần 2: Kỹ thuật số Bài 4: Đại cương Bài 5: FLIP - FLOP 33 Bài 6: Mạch đếm ghi 45 Bài 7: Mạch logic MSI 68 Bài 8: Họ vi mạch TTL - CMOS 88 Bài 9: Bộ nhớ 108 Bài 10: Kỹ thuật ADC - DAC 116 Tài liệu tham khảo 146 Bài 4: ĐẠI CƯƠNG Giới thiệu: Hệ thống số mã hệ thống gồm số thập phân, nhị phân, bát phân, thập lục phân, mã BCD, mã ASCII Mục tiêu: - Biểu diễn hệ thống số đếm - Chuyển đổi qua lại hệ số đếm Nội dung chính: 4.1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ MẠCH SỐ 4.1.1 Định nghĩa a Hệ thống tương tự (analog system) Là thiết bị thao tác đại lượng vật lý biểu diễn dạng tương tự Trong hệ thống tương tự đại lượng thay đổi khoảng giá trị liên tục Một vài hệ thống tương tự thường gặp như: khuếch đại âm tần, thiết bị thu phát băng từ,…Tín hiệu tương tự minh hoạ hình 4.1 Hình 4.1 b Hệ thống số (digital system) Là tập hợp thiết bị thiết kế để thao tác thông tin logic hay đại lương vật lý biểu diển dạng số, tức đại lượng có giá trị rời rạc Đây thường hệ thống điện tử đơi có hệ thống từ, hay khí nén Một vài hệ thống kỹ thuật số ta thường gặp là: máy vi tính, máy tính tay, thiết bị nghe nhìn số hệ thống điện thoại Tín hiệu số minh họa hình 4.2 Hình 4.2 Mạch số có nhiều ưu điểm so với mạch tương tự mạch số ngày có nhiều ứng dụng ngành điện tử, hầu hết lĩnh vực khác 4.1.2 Ưu nhược điểm kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự a Ưu điểm kỹ thuật số: - Thiết bị số dễ thiết kế - Thông tin lưu trữ truy cập dễ dàng nhanh chóng - Tính xác độ tin cậy cao - Có thể lập trình hệ thống hoạt động hệ thống kỹ thuật số - Mạch số bị ảnh hưởng bị nhiễu - Nhiều mạch số tích hợp chíp IC b Nhược điểm kỹ thuật số: Hầu hết đại lượng vật lý có chất tương tự, đại lượng thường đầu vào đầu hệ thống theo dõi, xữ lý điều khiển Như muốn sử dụng kỹ thuât số làm việc với đầu vào đầu dạng tương tự ta phải thực chuyển đổi từ tương tự sang số sau lại số sang tương tự, nhược điểm lớn kỹ thuật số Để sử dụng hệ thồng kỹ thuật số đầu vào đầu dạng tương tự ta cần thực bước sau đây: Biến đổi đầu vào tương tự thành dạng số Xử lý thông tin số Biến đổi đầu dạng số lại tương tự Để hiểu trình chuyển đổi ta xem ví dụ minh họa hình 4.3 sau: Hình 4.3.Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt độ Theo sơ đồ khối hình 4.3 nhiệt độ dạng tương tự đo, sau giá trị đo chuyển sang đại lượng số hệ thống biến đổi tương tự sang số (Analog to Digital Converter – ADC) Đại lượng số xử lý qua mạch số Đầu số đưa đến biến đổi số sang tương tự (Digital to Analog Converter – DAC), cuối đầu tương tự đưa vào điều khiển để tiến hành điều chỉnh nhiệt độ Một nhược điểm khác hệ thống số giá thành cao, ví dụ truyền hình số tốn truyền hình tương tự -Tín hiệu: +Tương tự: Tín hiệu tương tự nguồn biến thiên biên độ, mà thường điện áp hay dòng điện, theo thời gian Đường biểu diển tín hiệu dạng sóng liên tục theo thời gian +Số: tín hiệu số dãy số (nhị phân), biểu diễn theo khoản rời rạc với mức 5v biểu thị cho mức logic [1] 0v biểu thị cho mức logic [0] - Mạch tương tự: Là mạch xử lý tín hiệu tương tự, tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian - Mạch số mạch xử lý tín hiệu số, tín hiệu sóng có dạng xung (gọi tín hiệu nhị phân) mà biên độ gồm có mức: Hình 4.4 Mức cao hay gọi mức ký hiệu [1]: Là mức mà xung có xuất Đối với TTL mức cao có tầm điện áp từ 2,4v đến 5v Mức thấp hay gọi mức ký hiệu [0]: Là mức tín hiệu mà xung khơng xuất Đối với TTL mức thấp có tầm điện áp từ 0v đến 0,8v - Nói đến analog ta nghĩ đến liên tục(continuous), cịn nói đến digital ta liên tưởng đến rời rạc(discrete # step by step) khác kĩ thuật tương tự kĩ thuật số Sự khác biệt khả kĩ thuật số làm sáng tỏ dần vào chương trình 4.2 HỆ THỐNG SỐ VÀ MÃ SỐ 4.2.1 Hệ thống số thập phân(Decade System) Hệ thập phân – hay gọi hệ số 10 Bao gồm 10 chữ số (ký hiệu) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, Sử dụng chữ ta biểu thị đại lượng Hệ thập phân hệ thống theo vị trí giá trị chữ số phụ thuộc vào vị trí Để hiểu rõ điều ta xét ví dụ sau: xét số thập phân 345 Ta biết chữ số biểu thị trăm, biểu thị chục, đơn vị Xét chất, mang giá trị lớn ba chữ số, gọi chữ số có nghĩa lớn (MSD) Chữ số mang giá trị nhỏ nhất, gọi chữ số có nghĩa nhỏ (LSD) X = a n1 10 n1 + ……+ a n0 10 n0 VD: 270 = X 10 + X 10 + X 10 = 200 + 70 + = 270 2151 =2 X 10 + X 10 + X 10 + X 10 = 2000 + 100 + 50 + = 2151 Để diển tả số thập phân lẻ người ta dùng dấu chấm thập phân để chia phần nguyên phần phân số VD: Số 123.456 123.456= 1x102 + 2x101 + 3x100 + 4x10-1 + 5x10-2 + 6x10-3 4.2.2 Hệ thống số nhị phân(Binary System) Trong hệ thống nhị phân (binary system) có hai giá trị số Tất phát biểu hệ thập phân áp dụng cho hệ nhị phân Hệ nhị phân hệ thống số theo vị trí Mỗi nhị phân có giá trị riêng, tức trọng số, luỹ thừa Để biểu diễn số nhị phân lẻ ta dùng dấu chấm thập phân để phân cánh phần nguyên phần lẻ Ví dụ: 1000.1012 = (1x 23) + (0x 22) + (0x21) + (0x20) + (1x2-1) + (0x2-2) + (1x 2-3) = + + + + 0.5 + + 0.125 = 8.125 Cách gọi nhị phân Một số số nhị phân gọi bit (Binary Digital) Bit đầu (hàng tận bên trái) có giá trị cao gọi MSB (Most Significant Bit – bit có nghĩa lớn nhất), bit cuối (hàng tận bên phải) có giá trị nhỏ gọi LSB (Least Significant Bit – bit có nghĩa nhỏ nhất) Số nhị phân có bit gọi byte Lũy thừa 210 = 1024 gọi 1K (kilo) 220 = 210 210 = 1K 1K = 1M (Mega) 230 = 210 220 = 1K 1M = 1G (Giga) Tín hiệu số biểu đồ thời gian Biểu đồ thời gian dùng để biểu diễn thay đổi theo thời gian tín hiệu số, đặc biệt biểu diển hai hay nhiều tín hiệu số mạch điện hay hệ thống Cách đếm nhị phân Cách đếm số nhị phân trình bày theo bảng sau: Nếu sử dụng N bit N chữ số ta đếm 2N số độc lập Ví dụ: bit ta đếm 22 = số ( 002 đến 112 ) bit ta đếm 24 = 16 số ( 00002 đến 11112 ) Ở bước đếm cuối, tất bit trạng thái 2N – hệ thập phân Ví dụ: sử dụng bit, bước đếm cuối 11112 = 24 – = 1510 4.2.3 Hệ thống số bát phân(Octal Number System) Hệ bát phân có số nghĩa có ký số : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ký số số bát phân có giá trị bất ký từ đến Mỗi vị trí ký số hệ bát phân có trọng số sau: Ví dụ: 1378 = 1X82 + 3X81 +7X80 = 64+24+7 = 95D Cách chuyển đổi từ số bát phân sang hệ thống số khác đổi ngược lại có qui luật hệ thống số nhị phân hay thập lục phân Điều đáng lưu ý ký số số bát phân tương ứng với bit số nhị phân Ở ví dụ cho biết cách chuyển đổi từ số bát phân sang số thập phân quen thuộc Hệ bát phân có thời dùng máy tính khơng cịn sử dụng nữa.Để tăng cường khả xử lí số liệu(xử lí bit), xem qua bảng sau bảng liên hệ hệ thống số phép tính số nhị phân: cộng, trừ Bảng liên hệ hệ thống số: Thập Phân 10 11 12 13 14 15 16 17 Thập Lục Phân A B C D E F 10 11 Bát Phân 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 Nhị Phân 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 4.2.4 Hệ thống số thập lục phân(Hexadecimal Number System) Hệ thống số thập lục phân sử dụng số 16, nghĩa có 16 ký số Hệ thập lục phân dùng ký số từ đến cộng thêm chữ A, B, C, D, E, F Mỗi ký số thập lục phân biểu diễn nhóm ký số nhị phân Trình tự đếm minh họa đây: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, 10, 11, 12, 13, ,1A, 1B, , ……………1F, 20…………………………………………………2F,… FF Ví dụ: số 7AC2H = 7*163 + 10*162 +12*161 + 2*160 = 28672 +2560 +192 +2 = 31426D Liên hệ số Hex số nhị phân: Mỗi ký số số Hex tương ứng với bit số nhị phân Ví dụ số 6H có giá trị 6D số nhị phân 0110B , số CH có giá trị 12D số nhị phân 1100B Tương tự cho ký số khác Như ký số thập lục tương ứng với bit nhị phân Do số Hex có n ký số có 4*n bit số nhị phân hay có n nhóm bit số nhị phân Đây phép biến đổi từ số Hex sang số nhị phân Ví dụ: 7AC2H = 111 1010 1100 0010B * Cách đổi từ số nhị phân sang số Hex: Nếu có số nhị phân cho trước ta chia số thành nhóm bit theo chiều từ phải sang trái, sau ứng với nhóm ta tương ứng ký số Hex Ví dụ: 101.1010.0111B = 5A7H 4.2.5 Mã BCD Mã dùng bit nhị phân để biểu diễn số VD: 10 = 1001 BCD ; 13 10 = 1101 BCD ; 15 10 = 1111 BCD Như nhóm bit biểu diễn số tương ứng lớn 15 hệ 10 Nếu số thập phân lớn 15 người ta dùng nhiều nhóm mã BCD để biểu diễn 4.2.6 Mã ASCII Mã chữ số sử dụng rộng rãi mã ASCII Mã ASCII mã 7bit, nên có = 128 nhóm mã, đủ để biểu thị tất ký tự bàn phím chuẩn chức điều khiển Bảng minh họa phần danh sách mã ASCII: Kí tự A B C D E F / , = Mã ASCII bit 100 0001 100 0010 100 0011 100 0100 100 0101 100 0110 010 1111 010 1100 010 1101 000 1101 000 1010 Bát phân 101 102 103 104 105 106 057 054 075 015 012 Thập phân 41 42 43 44 45 46 2F 2C 2D 0D 0A 133 ADC nhanh hình 10.14 có độ phân giải bit Kích thước bậc thang 1V Bộ chia điện thiết lập mức quy chiếu cho so sánh để có mức ứng với 1V ( trọng số LSB ), 2V, 3V, …7V (đầy thang) Đầu vào tương tự VA nối đến đầu vào lại so sánh Với VA < 1V tất đầu so sánh lên mức cao Với VA > 1V từ đầu trở lên xuống mức thấp Đầu so sánh đưa vào mã hoá ưu tiên tích cực mức thấp, sinh đầu ứng với đầu có số thứ tự cao mức thấp so sánh Lý luận tương tự ta có bảng giá trị bảng 10.1 Bảng 10.1 Bảng thật ADC nhanh bit hình 10.14 ADC nhanh hình 10.14 có độ phân giải 1V đầu vào tương tự phải thay đổi lần 1V đưa đầu số lên bậc Muốn có độ phân giải tinh phải tăng tổng số mức điện vào (nghĩa sử dụng nhiều điện trở chia hơn) tổng số so sánh Nói chung ADC nhanh N bit cần 2N – so sánh, 2N điện trở, logic mã hoá cần thiết Thời gian chuyển đổi Bộ chuyển đổi nhanh khơng cần thiết tín hiệu xung nhịp tiến trình xảy liên tục Khi giá trị đầu vào thay đổi đầu so sánh thay đổi làm cho ngõ mã hóa thay đổi theo Như thời gian chuyển đổi thời gian cần thiết để xuất đầu số đáp lại thay đổi VA Thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào khoảng trể truyền so sánh mã hóa Vì mà ADC nhanh có thời gian chuyển đổi vơ gắn 10.3 GIỚI THIỆU IC 10.3.1 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 10.15 134 Hình 10.15 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 Những thay đổi đầu vào không tác động đến ngõ tương tự OUT1 trạng thái chốt Các thông số IC liệt kê bảng 10.2 Bảng 10.2 Các thông số IC DA7524 135 Quan hệ ngõ vào ngõ tương ứng trình bày bảng 10.3 Bảng 10.3 Quan hệ ngõ vào ngõ 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 10.16 Giao tiếp AD7524 với 6800 136 Hình 10.17 Giao tiếp AD7524 với 8051 Hình 10.18 Giao tiếp AD7524 với Z-80A 10.3.2 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 137 a Sơ đồ chân cấu trúc bên DAC0830: Hình 10.19 Cấu trúc bên IC DAC0804 b 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 138 (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 cịn DI7 MSB IOUT1 ngõ dịng DAC1 Có trị số cực đại tất bit vào 1, tất bit vào IOUT2 ngõ dòng DAC2 Nếu IOUT1 tăng từ cực đại IOUT2 giảm từ cực đại để cho IOUT1 + IOUT2 = số Rfb điện trở hồi tiếp nằm IC Luôn sử dụng để hồi tiếp cho Op Amp mắc 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 IOUT1 IOUT2 Sau số ứng dụng DAC0830 chuyển đổi từ số sang tương tự Điều khiển volume số Hình 10.20 Ứng dụng DAC0830 để điều khiển Volume 139 Điều khiển máy phát sóng số: Hình 10.21 Ứng dụng DAC0830 để điều khiển máy phát sóng Bộ Điều khiển dịng số: Hình 10.22 Bộ điều khiển dịng số 140 - DAC8030 điều khiển dịng 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 điện ngõ ra, P1 chỉnh mức thang toàn phần ngõ - Ngõ vào số cung cấp từ vi xử lý (dùng Opto ngõ vào) liệu vào đặt cơng tắc 10.4 BÀI TẬP ỨNG DỤNG 10.4.1 Điều chỉnh ổn định vị trí vật Khi yêu cầu mạch điều khiển đòi hỏi khống chế vật dịch chuyển cố định mức khơng đổi thực mạch điều khiển theo sơ đồ hình10.23: Hình 10.23 Khi đặt giá trị số nhị phân vào ngõ vào DAC, điện áp ngõ Va tác động mạch Op-Amps điều khiển động servo M đưa vật cần điều khiển đến vị trí đặt trước (vị trí xác lập Va = Vp) Như tuỳ vào giá trị số nhị phân, vật cần điều khiển dịch chuyển chiều dài từ đến 100mm Vì lý làm cho vật cần điều khiển lệch khỏi vị trí cân (Va ≠ Vp) ví dụ antenna bị gió thổi lệch khỏi vị trí cân làm thay đổi điện áp Vp so với mass (do biến trở thay đổi vị trí), điều tác động vào Op-Amps thay đổi điện áp động servo M, tác động dưa vật cần điều khiển vị trí cân 10.4.2 Mạch khởi động êm (Ramp-Start) Trong mạch điều khiển hệ truyền động có động sử dụng kỹ thuật số, người ta thường sử dụng khởi động êm giúp hệ thống tránh xung đột biến học giúp động không bị xoắn gãy trục hay hư hỏng chi tiết khí 141 điện từ khác Mạch có sơ đồ khối nguyên lý làm việc hình10.24: Hình 10.24 Khi hệ nhận tín hiệu "START" từ mạch điều khiển, mạch đếm nhận xung clock bắt đầu đếm lên, lúc ngõ Op-Amps tín hiệu EOC (End-Of-Conversion) mức cao Theo nhịp đếm lên mạch đếm, DAC chuyển đổi số nhị phân theo giá trị lớn dần dạng sóng điện áp VAX hình vẽ Tín hiệu điều khiển hệ thống khởi động êm VA = VAX tín hiệu ngõ Op-Amps EOC dẫn đến kết thúc trình khởi động êm cổng AND ngõ vào hoạt động khố điện tử Rõ ràng, thay đột biến từ đến VA, tín hiệu điện áp VAX tăng dần theo nấc nhỏ Khoảng cách nấc độ phân giải DAC 10.4.3 Mạch phát xung chỉnh tần số sóng dạng điện áp Nguyên lý làm việc mạch tương tự mạch điều khiển đèn quảng cáo chương vi mạch nhớ thay ngõ điều khiển đèn tín hiệu đưa vào DAC 0808 Khi thay đổi chương trình xuất từ vi mạch nhớ ta thay đổi sóng dạng điện áp phát vout Hình 10.25 142 Nếu muốn tín hiệu ngõ sóng vng, cần nạp trình vào EPROM sau: Như cần tính tốn lại mức điện áp tương ứng với ngõ vào tín hiệu số lấy từ chương trình EPROM, ta tạo sóng dạng điện áp ngõ Khi muốn thay đổi tần số sóng dạng điện áp vout, ta việc thay đổi tần số mạch phát xung dùng vi mạch 555 Do đó, tần số điện áp vout chỉnh khoảng rộng trơn 143 Phần đọc thêm: Mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555 Vi mạch định 555 mạch tích hợp Analog-Digital, ứng dụng rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực điều khiển, kết hợp với R,C thực nhiều chức định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích mở linh kiện công suất a Sơ đồ chân cấu trúc bên vi mạch 555: +VCC Threshold 5K 2/3VCC OP-AMP1 Control voltage NOT R F/F 5K 1/3VCC Q OUTPUT S 5K OUTPUT Dircharge OP-AMP2 Q2 GND Q4 Vr 1,4V Trigger input Reset Hình 2.3 Cấu trúc IC 555 + Cầu phân áp gồm điện trở 5K nối từ nguồn +VCC xuống mass cho 02 điện áp chuẩn là: 1/3 VCC 2/3 VCC + OP-AMP1 mạch khuếch đại so sánh có ngõ Iin- nhận điện áp chuẩn 2/3VCC cịn ngõ Iin+ nối chân số + OP-AMP2 mạch khuếch đại so sánh có ngõ Iin+ nhận điện áp chuẩn 1/3VCC cịn ngõ Iin- nối ngồi chân số + Mạch FF loại mạch lưỡng ổn kích bên 144 + Mạch OUTPUT mạch khuếch đại ngõ để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải + BJT Q1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V loại PNP nên cực B nối ngồi chân số có điện áp cao 1,4V Q1 ngưng dẫn nên Q1 khơng ảnh hưởng đến mạch: chân có trị số nhỏ thích hợp với masse Q1 dẫn bão hòa đồng thời làm mạch ngõ OUTPUT dẫn bão hòa ngõ xuống mức thấp + BJT Q2 BJT có cực C để hở nối chân số (Dicharge = xả) Do cực B phân cực mức điện áp Q’ F/F nên Q’ mức cao Q2 bảo hòa cực C Q2 xem nối masse, lúc ngõ chân mức thấp; Khi Q’ mức thấp T2 ngưng dẫn cực C Q2 bị hở, lúc ngõ chân có điện áp cao NE 555 Hình 2.4 Sơ đồ chân Chân 1: GND (nối mass) Chân 2: Trigger Input (ngõ vào xung nảy) Chân 3: Output (ngõ ra) Chân4: Reset (hồi phục) Chân 5: Control Voltage(điện áp điều khiển) Chân 6: Threshold (thềm ngưỡng) Chân 7: Dicharge( xả điện) Chân 8: +VCC (Nguồn dương) b Mạch đa hài phi ổn dùng IC 555: Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động Trong mạch chân số đựợc nối với chân số nên hai chân có chung điện áp tụ C để so sánh với điện áp chuẩn 2/3 VCC 1/3 VCC OP-AMP1 OP-AMP2 Chân số có tụ nhỏ, tụ 01 nối mass để lọc nhiễu tần số cao làm ảnh hưởng điện áp chuẩn 2/3VCC +VCC RA Nạp RB Xả C NE 555 R1 LED 01 Hình 2.5 Sơ đồ mạch phi ổn 145 Chân nối nguồn VCC nên không dùng chức Reset, chân xả điện nối vào điện trở RA RB tạo đường xả cho tụ Ngõ chân có điện trở giới hạn dòng 1,2K Led để biểu thị mức điện áp Khi đóng điện tụ C bắt đầu nạp từ 0V nên: - OP-AMP1 có Vi+< Vi- nên ngõ V01 mức thấp, ngõ R=0 (mức thấp) - OP-AMP2 có Vi+> Vi- nên ngõ V02 mức cao, ngõ S=1 (mức cao) - Mạch F/F có ngõ S=1 nên Q=1 Q’=0 Lúc ngõ chân có V0 VCC(do mạch đảo) làm Led sáng - BJT Q2 có VB2 = 0v Q’=0 nên Q2 ngưng dẫn để tụ C nạp điện Tụ C nạp điện qua RA RBvới số thời gian nạp là: nạp = (RA + RB) C Khi điện áp tụ tăng đến mức 1/3VCC OP-AMP2 đổi trạng thái, ngõ có V02 = mức thấp, ngõ S=0 Lúc F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ mức cao, Led sáng Khi điện áp tụ tăng đến mức 2/3 VCC OP-AMP1 đỏi trạng thái, ngõ có V01= mức cao, ngõ R=1 Mạch F/F có ngõ R=1 nên Q’=1 Lúc ngõ chân có V0 0V làm Led tắt Khi ngõ Q’=1 làm Q2 dẫn bão hòa chân số nối mass làm tụ C không nạp tiếp điện áp mà phải xả điện qua RB BJT Q2 xuống masse Tụ C xả điện qua RB với số thời gian là: xả = RB C Khi điện áp tụ, tức chân chân giảm xuồng 2/3 VCC OPAMP1 đổi trạng thái cũ V01= mức thấp, ngõ R=0 Khi R xuống mức thấp F/F khơng đổi trạng thái nên điện áp ngõ mức thấp, Led tắt Khi điện áp tụ giảm xuồng đến 1/3VCC OP-AMP2 có Vi+> Vi- nên ngõ V02 mức cao, ngõ S=1 (mức cao) Mạch F/F có ngõ S=1 Q’=0 Lúc ngõ chân có V0 VCC(do mạch đảo) làm Led sáng đồng thời Q2 lúc phân cực Q’ =0 nên ngưng dẫn chấm dứt giai đoạn xả điện tụ Như mạch trở lại trạng thái ban đầu tụ lại nạp từ mức 1/3 VCC lên đến 2/3 VCC, tượng tiếp diễn liên tục tuần hoàn 146 Lưu ý: Khi cấp điện tụ C nạp từ 0V lên 2/3 VCC, sau tụ xả điện từ 2/3 VCC xuống 1/3VCC không xả xuống 0V Những chu kỳ sau, tụ nạp từ 1/3 VCC lên 2/3 VCC không nạp từ 0V Thời gian tụ nạp thời gian V0 +VCC, Led sáng Thời gian tụ xả thời gian V0 0, Led tắt Thời gian nạp xả tụ tính theo cơng thức: +Thời gian nạp: tnạp = 0,69 nạp = 0,69 (RA + RB).C +Thời gian nạp: txả = 0,69 xả = 0,69 RB.C Điện áp ngõ chân số có dạng xung vuông với chu kỳ là: T= tnạp +txả = 0,69 (RA + 2RB).C Do thời gian nạp thời gian xả khơng nên tín hiệu xung vng khơng đối xứng Tần số tín hiệu hình vuông là: f=1/T = 1/0.69 (RA + 2RB).C Sơ đồ dạng sóng: VC(2-6) 2/3VCC 1/3VCC t tnạp txả VD(7) Sơ đồ hình 2.6 dạng điện áp chân 2-6, chân chân Khi tụ nạp chân có điện áp cao chân 2-6, tụ xả chân giảm nhanh xuống 0V Q2 dẫn bão hịa, khơng giảm hàm mũ theo tụ t V0(3) Hình 2.6 Sơ đồ dạng sóng t 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 Mạch số - Nguyễn Hữu Phương NXB khoa học kỹ thuật 2004 Giáo trình kỹ thuật số - ĐH SPKT TP HCM Sổ tay vi mạch số TTL CMOS Dương Minh Trí nxb khoa học kỹ thuật 1989 Điện tử cơng suất Nguyễn Bính NXB Khoa học kỹ thuật 2005 Kỹ thuật xung số - NXB Khoa học Kỹ thuật 2004 ... nhược điểm kỹ thuật số so với kỹ thuật tương tự a Ưu điểm kỹ thuật số: - Thiết bị số dễ thiết kế - Thông tin lưu trữ truy cập dễ dàng nhanh chóng - Tính xác độ tin cậy cao - Có thể lập trình hệ... hệ số Hex số nhị phân: Mỗi ký số số Hex tương ứng với bit số nhị phân Ví dụ số 6H có giá trị 6D số nhị phân 0110B , số CH có giá trị 12D số nhị phân 1100B Tương tự cho ký số khác Như ký số thập... sử dụng kỹ thuât số làm việc với đầu vào đầu dạng tương tự ta phải thực chuyển đổi từ tương tự sang số sau lại số sang tương tự, nhược điểm lớn kỹ thuật số Để sử dụng hệ thồng kỹ thuật số đầu