Mạch dao động đa hài lưỡng ổn là mạch cú hai trạng thỏi ổn định ở đầu ra hay cũn gọi là mạch Trigơ. Việc chuyển trạng thỏi đầu ra của mạch từ trạng thỏi này sang trạng thỏi kia
Mạch dao động đahài lưỡng ổn sử dụng Transistor trờn hỡnh 3.14. Mạch cú sơ đồhoàn toàn đối xứng:
Cặp điện trở và tạo nờn vũng hồi tiếp dương.
Nguyờn lý hoạt động
Khi cấp nguồn cho mạch mặc dự cỏc linh kiện hoàn toàn đối xứng nhưng khụng thể xảy
ra trường hợp đồng thời cả và cựng thụng và cựng ngắt. Điều đú được giải thớch như
sau:
Khi bắt đầu cấp nguồn cú thể cả hai Transistor cựng thụng nhưng do tớnh chất đối xứng khụng lý tưởng của cỏc linh kiện chỉ cần một sự chờnh lệch vụ cựng nhỏ giữa dũng và sẽ dẫn đến sự khỏc biệt lớn giữa hai dũng và Do sựtỏc động của vũng hồi tiếp dương nờn độ chờnh lệch này tăng lờn một cỏch nhanh chúng.
Giả sử ban đầu, , tăng làm giảm, điện ỏp này qua phõn cực cho làm cho giảm dẫn đến dũng giảm nờn dẫn yếu hơn.
104
Khi dẫn yếu hơn thỡ giảm làm cho tăng và qua điện trở phõn cực cho làm cho dẫn mạnh hơn. Quỏ trỡnh đú dẫn đến trạng thỏi là thụng bóo hũa và ngắt. Nếu khụng cú sự tỏc động tới đầu vào thỡ mạch sẽ ở mói trạng thỏi này. Đú là trạng thỏi thứ nhất của mạch.
Phương phỏp kớch đổi trạng thỏi của FF
Để thay đổi trạng thỏi của FF người ta phải tỏc động một xung cú biờn độ và cực tớnh thớch hợp đặt vào cực Base của hoặc .
- Nếu muốn thay đổi trạng thỏi bóo hũa của thỡ người ta phải tỏc động một xung õm
vào cực .
- Nếu muốn thay đổi trạng thỏi ngắt của thỡ người ta phải tỏc động một xung dương
vào cực .
Tuy nhiờn, trờn thực tế người ta chỉ cần tỏc động duy nhất một xung (hoặc xung dương hoặc
xung õm ) đểkớch đổi trạng thỏi của mạch và thường là xung nhọn. Người ta cú thể thực hiện
phương phỏp kớch đổi một bờn hoặc kớch đổi hai bờn như sơ đồ mạch bờn dưới.
Muốn tạo ra xung nhọn để kớch đổi trạng thỏi của FF người ta sử dụng xung đầu vào là xung vuụng, qua mạch RC với hệ số thời gian của mạch đủ nhỏ thỡ thu được điện ỏp ra trờn R gồm hai xung nhọn: một xung dương và một xung õm. Tựy theo cỏch mắc D mà ta nhận được xung
điều khiển cú cực tớnh thớch hợp đểkớch đổi trạng thỏi của mạch.
Trong phương phỏp kớch đổi một bờn (hỡnh 3.15), giả thiết mạch đang ở trạng thỏi: thụng bóo hũa và ngắt. Khi đú D cú nhiệm vụ loại bỏ xung dương và chỉđưa xung õm đặt tới cực , điện ỏp tại cực đột ngột giảm xuống làm cho đang từ trạng thỏi thụng bóo hũa chuyển sang trạng thỏi ngắt, điện ỏp tại cực đang từ mức thấp nhảy lờn mức cao và qua
điện trở phõn cực cho làm cho từ trạng thỏi ngắt chuyển sang trạng thỏi thụng bóo hũa. thụng bóo hũa, điện ỏp và qua điện trở làm cho tiếp tục ở trạng thỏi ngắt mặc dự khụng cũn tồn tại xung õm nữa. Như vậy, mạch FF đó chuyển từ trạng thỏi
thụng bóo hũa và ngắt sang trạng thỏi ngắt và thụng bóo hũa.
105
Đểđiều khiển mạch bởi một tớn hiệu duy nhất tại đầu vào, người ta sử dụng phương phỏp kớch đổi hai bờn (hỡnh 3.16). Khi đú điện ỏp tại hai điểm A và B xấp xỉđiện ỏp tại hai cực và .
Khi tỏc động xung vuụng tới đầu vào thỡ tại hai điểm A và B sẽ xuất hiện cỏc xung nhọn cú cực tớnh giống nhau. Nếu đồng thời xuất hiện xung dương, khi đú và sẽ cỏch ly xung
dương với mạch, khi đú mạch vẫn giữ nguyờn trạng thỏi cũ. Nếu xuất hiện xung õm tại cả hai
điểm A và B: đang ở trạng thỏi thụng bóo hũa , xung õm làm giảm đột ngột điện ỏp tại điểm A và thụng qua đặt tới cực làm cho chuyển sang trạng thỏi ngắt, đưa điện ỏp tại cực lờn trạng thỏi cao và làm cho chuyển sang trạng thỏi thụng bóo hũa. Mặt khỏc, do khi ở trạng thỏi ngắt thỡ nờn mặc dự cú sự xuất hiện của xung õm nhưng điện ỏp tại điểm B vẫn ở mức cao, diode bị phõn cực ngược nờn xung
õm khụng cú tỏc động tới Transistor
Hỡnh 3.16. Kớch đổi trạng thỏi hai bờn
t
t
106
Mạch FF ngoài ứng dụng làm cỏc phần tử nhớ nú cũn được ứng dụng làm mạch đếm xung trong cỏc mạch đo lường, điều khiển.
3.2.2. Mạch dao động đa hài đơn ổn
Mạch dao động đa hài đơn ổn cũng cú hai trạng thỏi nhưng cú một trạng thỏi ổn định (trạng thỏi bền vững) và một trạng thỏi khụng ổn định (trạng thỏi tạo xung). Mạch dao động đa hài đơn ổn cũng giống mạch dao động đa hài đa ổn đú là khi bắt đầu được cấp nguồn thỡ mạch sẽ ở mói một trạng thỏi ổn định nếu khụng cú tỏc động tới đầu vào. Khi đầu vào nhận được một xung kớch thỡ mạch sẽ đổi trạng thỏi và tạo xung ởđầu ra nhưng chỉ tồn tại ở trạng thỏi này một thời gian sau đú lại về trạng thỏi ổn định ban đầu. Chớnh vỡ vậy mà được gọi là mạch dao
động đa hài đơn ổn.
Mạch dao động đa hài đơn ổn cũn được gọi là mạch định thỡ vỡ độ rộng xung được tạo ra tại
đầu ra của mạch cú thể điều chỉnh được nhờ
cỏc thụng số của mạch. Mạch dao động đa hài đơn ổn được sử dụng phổ biến trong cỏc lĩnh
vực điều khiển tự động trong cỏc thiết bị điện tử và điện tử cụng nghiệp.
Nguyờn lý hoạt động
Khi cấp nguồn cho mạch, tụ điện C được nạp
điện thụng qua điện trở tạo dũng điện đủ
lớn để phõn cực cho transistor làm cho
đạt trạng thỏi thụng bóo hũa, điện ỏp tại cực : (mức thấp) qua cầu phõn ỏp và tạo nờn một điện ỏp õm đặt tới cực làm cho ngắt. Điện ỏp đặt vào tụ cú giả trị xấp xỉđiện ỏp nguồn .
Khi xuất hiện xung õm tỏc động tới đầu vào, điện ỏp tại cực giảm một cỏch đột ngột làm cho transisor đang ở trạng thỏi bóo hũa chuyển sang trạng thỏi ngắt, đưa điện ỏp tại cực lờn mức điện ỏp cao, qua cầu phõn ỏp và phõn cực cho Transistor chuyển từ trạng thỏi ngắt sang trạng thỏi thụng bóo hũa. Khi đú điện ỏp tại cực nối với bản cực dương của tụ C cú điện ỏp xấp xỉ0,2V, do đú bản cực õm của tụ nối với cực sẽmang điện ỏp õm làm cho tiếp tục ở trạng thỏi ngắt mặc dự khụng cũn tỏc động của xung õm nữa. Như vậy mạch
đó chuyển trạng thỏi . Lỳc này tụ C phúng điện qua điện trở . Khi tụphúng điện thỡ điện ỏp dương dần lờn và lại chuyển từ trạng thỏi ngắt sang trạng thỏi thụng bóo hũa đồng thời lại chuyển về trạng thỏi ngắt, hay mạch lại chuyển về trạng thỏi ổn định. Vậy khoảng thời gian tạo xung tại đầu ra chớnh là khoảng thời gian tụ C phúng điện. Quỏ trỡnh phúng và nạp của tụđiện cứ thế xảy ra tạo nờn tớn hiệu xung vuụng tại đầu ra .
107
Giản đồ xung
Một số mạch dao động đa hài đơn ổn cải tiến
3.2.3. Mạch dao động đa hài phi ổn
Mạch dao động đa hài lưỡng ổn và đơn ổn muốn thay đổi trạng thỏi đều phải cú sự tỏc động của xung kớch tới đầu vào, nhưng với mạch dao động đa hài phi ổn thỡ cú khả năng chuyển trạng thỏi của mạch mà khụng cần tỏc động tại đầu vào. Mạch dao động đa hài phi ổn hoạt Hỡnh 3.20. Mạch đơn ổn sử dụng tụ gia tốc C* Hỡnh 3.21. Mạch đơn ổn sử dụng diode cỏch ly D1
Hỡnh 3.19. Giản đồ xung tại đầu vào và cỏc đầu ra t
t
t
t Tụ C phúng điện
108
động theo đúng nguyờn tắc của mạch dao động khi tự tạo tớn hiệu xung tại đầu ra mà khụng cần tớn hiệu điều khiển tại đầu vào.
Nguyờn lý hoạt động
Cũng giống như mạch dao động đa hài lưỡng ổn và đơn ổn thỡ mạch dao động đa hài phi ổn cũng cú hai trạng thỏi: thụng bóo hũa và ngắt hoặc ngắt và thụng bóo hũa.
Giả thiết, thụng bóo hũa và ngắt. Khi đú tụ đó được nạp đầy trước đú bắt đầu phúng
điện qua tiếp giỏp qua điện trở (từ bản cực trỏi của tụ qua tiếp giỏp bản cực phải), đồng thời tụ được nạp điện:
. Khi tụ phúng điện thỡ điện ỏp tại cực dương dần lờn và
khi đạt được giỏ trị 0,6V thỡ Transistor bắt đầu thụng, làm cho điện ỏp tại cực Collector
đột ngột giảm xuống, đưa điện ỏp tại bản cực trỏi của tụ hay điện ỏp tại cực Base về giỏ trịõm, do đú Transistor ngắt (ngưng dẫn). Như vậy, mạch đa hài đó đổi sang trạng thỏi ngắt và thụng bóo hũa.
Ngược lại, nếu ngắt và thụng bóo hũa, thỡ tụ sẽ phúng điện và tụ sẽ nạp điện. Cứ
thế, quỏ trỡnh phúng và nạp điện của hai tụ cứ lần lượt lặp đi lặp lại làm thay đổi trạng thỏi đầu ra của mạch đa hài, tạo nờn tớn hiệu xung vuụng tại đầu ra mà khụng phải tỏc
động bất cứ tớn hiệu gỡ tại đầu vào. Chớnh vỡ vậy mà mạch dao động đa hài phi ổn người ta cũn gọi là mạch dao động đa hài tự kớch.
109
Giản đồ xung
Chu kỳ xung:
Trong đú:
là thời gian tụ phúng điện qua với hằng số thời gian là thời gian tụ phúng điện qua với hằng số thời gian Vậy, chu kỳ xung