Bài giảng Kĩ thuật điện tử - Chương 5: Kỹ thuật xung cơ bản

Nội dung text: Bài giảng Kĩ thuật điện tử - Chương 5: Kỹ thuật xung cơ bản

1. Kỹ thuật điện tử Nguyễn Duy Nhật Viễn
2. Chương 5 Kỹ thuật xung cơ bản
3. Nội dung ◼ Khái niệm ◼ Mạch không đồng bộ hai trạng thái ổn định (trigger) ◼ Mạch không đồng bộ 1 trạng thái ổn định ◼ Đa hài hai trạng thái không ổn định
4. Khái niệm
5. Khái niệm U U tx ◼ Tín hiệu xung: tín hiệu rời tx rạc theo thời gian. tng ◼ Hai loại thường gặp Xung đơn t Xung vuông t  Xung đơn. U U  Dãy xung. ◼ Cực tính của xung có thể là dương, âm hoặc cả Xung tam giác t Xung mũ t dương lẫn âm. U U t t Xung cực tính âm Xung hai cực tính
6. Khái niệm ◼ Biên độ xung Um: giá trị lớn nhất của xung. U t U x ◼ Độ rộng sườn trước t và m tr 0.9Um độ rộng sườn sau ts : 0.5Um biên độ xung từ 0.1Um đến 0.9Um và ngược lại. 0.1Um t t ◼ Độ rộng xung tx: thời gian ttr td s biên độ xung trên mức 0.5Um.
7. Khái niệm ◼ Chu kỳ xung T: là thời gian bé nhất mà xung lặp T lại biên độ của nó. U tx tng ◼ Thời gian nghỉ tng: thời gian trống giữa hai xung liên tiếp. ◼ Hệ số lấp đầy : tỷ số giữa độ rộng xung và chu kỳ xung =tx/T. ◼ Với T=tx+tng.và <1. t
8. Chế độ khóa của BJT ◼ Yêu cầu cơ bản:  U U khi U U . ra H vào L +Ec  Ura UL khi Uvào UH. ◼ Khi Uvào UL transistor ở trạng thái đóng, dòng điện ra IC = 0, RC khi không có tải RT thì Ura=+Ec. ◼ RT nhỏ nhất khi RT=RC. Lúc này, Ura=Ec/2. Chọn UH Ec/2. Q Uvào RT Với BJT Si, chọn UL=0.4V. RB Ura ◼ Khi Uvào UH transistor ở trạng thái dẫn bão hòa (Ura~0.2V). Ura<UL thoả mãn.
9. Chế độ khóa của BJT ◼ Đặc tính truyền đạt ◼ Tham số dự trữ chống nhiễu:  SH = Ura khóa – UH Khóa  SL = UL - Ura mở S ◼ Ura khóa và Ura mở là các điện áp H thực tế tại lối ra của BJT. 1.5 Vùng bão hòa ◼ Ví dụ: UL  SH = 2,5V – 1,5V = 1V (lúc Uv UL)  SL = 0,4V – 0,2V = 0,2V (lúc Uv UH) ◼ SH có thể lớn bằng cách chọn Ec và các tham số RC, RB thích hợp. ◼ SL thường nhỏ. Do Urabh = UCEbh thực tế không thể giảm được, muốn SL tăng, cần tăng mức UL
10. Chế độ khóa của BJT ◼ Khắc phục SL nhỏ (chống nhiễu mức thấp kém) ◼ Biện pháp này cần thiết đối với BJT Ge, vì UL của BJT Ge nhỏ. VCC VCC RC RC U U Q r Q r Uv R1 D R1 R2 R2 -VCC
11. Chế độ khóa của OPAMP U vào Khi Uv < Ungưỡng : VCC U ngưỡng Ura = Uramax - Khi Uv Ungưỡng : t U ra Ura = -Uramax + U ra VCC U ramax U vào U ngưỡng -VCC t -U ramax -VCC U vào VCC U ngưỡng Khi Uv < Ungưỡng : - t Ura = - Uramax U ra + U ra Khi U U : VCC v ngưỡng U ramax Ura = + Uramax U ngưỡng U vào -VCC t -U ramax -VCC
12. Mạch không đồng bộ hai trạng thái ổn định (trigger)
13. RS trigger: VCC R5 R6 ◼ Đầu vào S: đầu vào thiết lập Q R2 R1 Q (set). Q1 Q2 ◼ Đầu vào R: Đầu vào xóa R3 R4 (reset). S R ◼ Khi Q1 dẫn, VC/Q1~0V, VB/Q2~0V nên Q2 tắt. Bảng trạng thái Rn Sn Qn+1 Qn+1 ◼ Khi Q2 dẫn, VC/Q2~0V, VB/Q1~0V nên Q1 tắt. 0 0 Qn Qn 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X X
14. Trigger Schmitt dùng BJT VCC R3 R4 ◼ Xét Uvào tăng từ thấp đến cao. ◼ Khi Uvào Uv dẫn thì Q1 dẫn, VC/Q1=VB/Q2~0 nên Q2 tắt, Uvào U =V /Q2~V . ra C CC Ura ◼ Quá trình diễn ra theo hướng ngược lại khi Uvào từ cao đến thấp. Uv Uv Uvào ngắt dẫn
15. Trigger Schmitt dùng OPAMP:
16. Mạch không đồng bộ 1 trạng thái ổn định
17. VCC R3 R4 Đa hài đợi dùng BJT C R1 Ur Q1 Q2 ◼ Ở trạng thái bền: Q1 tắt, Q2 R2 dẫn. Ur=0. ◼ Điện áp trên tự C đã nạp: Uv VCC-0.6V ◼ Khi có 1 xung dương ở đầu Uv vào, Q1 dẫn, tụ C xả qua Q1, tụ C xả hết điện, t VB/Q1=VC/Q1~0 nên Q2 tắt, VB1 Ur~Vcc, Q1 dẫn lại. 0.6V ◼ Tụ C nạp từ V qua R3 với t CC VB2 dòng iB/Q2. Mạch trở lại trạng 0.6V t thái ổn định. Q1 tắt, Q2 dẫn. Vcc-0.6V Ur=0. Vcc Ur
18. Đa hài đợi dùng OPAMP
19. Đa hài hai trạng thái không ổn định
20. Đa hài dùng BJT E R3 R2 R1 R4 C2 C1 ◼ Giả sử ban đầu, Ur1=0, Q1 Ur1 Ur2 Q1 Q2 dẫn, Q2 tắt, Ur2=Urmax. ◼ C2 xả, C1 nạp với dòng như hình vẽ. Ur1 ◼ Điện áp trên C2 càng giảm, Urmax VB/Q2 càng tăng, cho đến khi Q2 dẫn. t VB1 0.6V ◼ Q2 dẫn thì Ur2=VC/Q2=0, Q1 tắt, U =U . t r1 rmax -E+0.6V ◼ C1 xả, C2 nạp với chiều Ur2 ngược lại. Urmax ◼ Quá trình tiếp tục. t VB2 0.6V t -E+0.6V
21. R C Đa hài dùng OPAMP Ur ◼ Ban đầu, U =U , R2 r rmax+ R1 UP=Ur.R1/(R1+R2). ◼ Tụ C nạp với dòng có chiều như hình vẽ. UN=UC ◼ Điện áp trên tụ tăng đế khi Uđ U =V =U thì U =U . t N C P r rmax- Ung ◼ Tụ C nạp theo chiều ngược UP lại, điện áp trên tụ giảm đến khi =UP, mạch lại thay đổi t trạng thái. Ung Ur ◼ Quá trình cứ tiếp diễn. Urmax+ t Urmax-