Tài liệu Mạch tạo xung doc

Chương 4: Mạch tạo xung

105
CHƯƠNG 4: MẠCH XUNG
GIỚI THIỆU CHUNG
Chương này trình bày các mạch tạo tín hiệu xung, gồm các vấn đề sau:
- Nêu khái niệm về tín hiệu xung: tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian. Các
tham số của tín hiệu xung: biên độ xung, độ rộng xung, sườn xung. độ sụt đỉnh xung, chu
kỳ xung, tần số lặp lại, hệ số lấp đầy.
- Chế độ làm việc của tranzito ở chế độ xung. Tranzito trong mạch xung làm việc ở hai
chế độ cơ bả
n là chế độ tắt và chế độ bão hoà tuỳ thuộc vào điện áp đặt vào cực điều khiển ở
đầu vào. Khi U
BE
≤ 0 tranzito tắt, dòng cực góp I
C
= 0 điện áp U
C
đạt cực đại bằng E
C
, khi
U
BE
> 0 đủ để I
B
≥ I
bh
thì tranzito bão hoà, dòng cực góp đạt cực đại I
C
= I
C max

, U
C
= 0.
- BKĐTT làm việc trong mạch xung: BKĐTT làm việc ở chế độ so sánh, đầu ra ở
một trong hai trạng thái bão hoà dương, U
r
= +U
r max
hoặc bão hoà âm U
r
= - U
r max
tuỳ
thuộc điện áp đầu vào điều khiển.
- Các mạch tạo xung:
+ Mạch trigơ Smít dùng để tạo xung vuông từ điện áp hình sin ở đầu vào. Xét mạch
trigơ Smit đảo, tín hiệu hình sin đưa vào cửa đảo còn điện áp hồi tiếp dương đưa về cửa
thuận của BKĐTT.
+ Mạch đa hài đợi. Mạch này có điốt mắc ở cửa đảo BK
ĐTT để có trạng thái ổn định
ban đầu. Mạch cho dãy xung vuông đầu ra có tần số bằng tần số xung vào.
+ Mạch đa hài tự dao động. Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito và mạch đa hài tự
dao động dùng BKĐTT. Loại mạch này khi có nguồn nuôi nó tự làm việc tạo ra dãy xung
vuông đầu ra. Tần số xung ra phụ thuộc vào thông số RC của mạch.
+ Mạch dao động nghẹt: mạch gồm tranzito và biến áp ghép chặt để t
ạo hồi tiếp
dương sâu. Mạch tự làm việc cho ra dãy xung vuông hẹp, có độ rỗng lớn.
- Mạch hạn chế: Mạch hạn chế có thể dùng điốt hoặc tranzito. Mạch dùng tranzito
ngoài tác dụng hạn chế còn có tác dụng khuếch đại tín hiệu lớn lên. Xét mạch hạn chế dùng
điốt lý tưởng (điốt tắt điện trở bằng vô cùng, điốt thông điện trở bằng không). M

ạch hạn chế
một phía là mạch cắt xén một phía biên độ của tín hiệu, mạch hạn chế hai phía cắt xén hai
phía biên độ của tín hiệu. Mức hạn chế trong mạch hạn chế phải thoả mãn điều kiên về biên
độ tín hiệu vào. Mạch hạn chế hai phía có mạch hạn chế hai phía song song, mạch hạn chế
hai phía nối tiếp.
- Mạch tạo xung răng cưa: Loại mạch này dùng để tạ
o xung răng cưa điều khiển tia
điện tử quét trong máy hiện sóng hoặc dùng trong các mạch điện tử khác. Xung răng cưa có
các tham số: biên độ xung, thời gian quét thuận t
qt
, thời gian quét ngược (yêu cầu t
qt
>> t
qn
),
Chương 4: Mạch tạo xung

106
hệ số phi tuyến ε và hiệu suất sử dụng điện áp η. Có một số mạch tạo xung răng cưa dùng
mạch tích phân RC, dùng mạch có nguồn dòng, dùng mạch có tầng khuếch đại hồi tiếp. Khi
phân tích cần chú ý các mạch cho xung đầu ra có biên độ lớn, méo phi tuyến nhỏ và hiệu
suất cao.
- Mạch tạo tín hiệu tổng hợp giới thiệu sơ đồ khối của mạch t
ạo các tín hiệu xung
vuông, xung tam giác và tín hiệu sin đồng thời. Nó được dùng phổ biến trong bộ tạo sóng
dùng ở phòng thí nghiệm.
- Mạch tạo dao động điều khiển ở điện áp (VCO). Giới thiệu mạch đa hài tự dao động
có tần số tín hiệu ra được điều khiển bằng điện áp. Quan hệ tần số với điện áp điều khiển
theo quy luật tuyến tính.
Kết thúc chương này người học cần nắm được khái niệm tín hiệu xung, tranzito và

BKĐTT làm việc ở mạch xung, các mạch tạo xung, nguyên lý làm việc của mạch để tạo ra
tín hiệu xung.
NỘI DUNG
4.1. TÍN HIỆU XUNG VÀ THAM SỐ
Tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian. Thường được gọi theo hình dạng của
nó như xung vuông, xung tam giác, xung nhọn …vv, như ở hình 4-1.












Các tham số cơ bản của tín hiệu. xung là biên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn trước,
sườn sau, độ sụt đỉnh, hình 4-2.
- Biên độ xung xác định bằng giá trị lớn nhất của tín hiệu xung , ký hiệu Û.
- Độ rộng sườn tr
ước và sườn sau xác định khoảng thời gian tăng, giảm của biên độ
xung trong khoảng 0,1Û đến 0,9Û.


t
x
T
U

t
0
T
t
qt
t
qn
U

t

0

T


t
x
U

t
0
Hình 4-1. Các dạng tín hiêu xung
U
t

0
t
tr
t

s
t
x

ΔU
U
Hình 4-2. Các tham số của tín
hiệu xung
Chương 4: Mạch tạo xung

107







- Độ rộng xung t
x
là khoảng thời gian tồn tại của tín hiệu xung.
- Độ sụt đỉnh xung ΔU thể hiện mức giảm biên độ ở đoạn đỉnh xung.
Với dãy xung tuần hoàn có các tham số đặc trưng sau:
- Chu kỳ lặp lại T, tần số xung f = 1/T.
- Hệ số lấp đầy δ = t
x
/T.
4.2. CHẾ ĐỘ KHÓA CỦA TRANZITO
Trong các mạch xung tranzito làm việc ở chế độ khoá, như một khoá điện tử có hai
trạng thái đặc biệt: tranzito tắt và tranzito thông bão hoà do điện áp đặt lên đầu vào quyết

định, mạch ở hình 4-3.

Uv

Ur
Ic

+Ec

R1

1k

T

R
c
I
B
R
B

- Khi Uv ≤ 0 trazito tắt .Dòng I
b
= o, I
c
= 0 nên Ur =Ec.
- Khi Uv>0.Tranzito thông có dòng I
b
, I

c
.
Nếu thoả mãn điều kiện I
b
≥ I
b bh
tức là Uv/R
b
≥ E
c
/β R
c
thì tranzito chuyển sang trạng
thái bão hoà.
Lúc này Ur = E
c
- I
c bh
. Rc = Ur
bh
= 0 (thực tế Ur
bh
= 0,4v)
- Khi tín hiệu vào chuyển đổi từ điều kiện U
V
≤ 0 sang điều kiện U
V
>0, đủ lớn thì
tranzito sẽ chuyển đổi tắt sang bão hòa, khi điều kiện ngược lại thì tranzito lại chuyển đổi từ
bão hòa sang tắt.

4.3. CHẾ ĐỘ KHÓA CỦA BKĐTT
Khi làm việc ở mạch xung, BKĐTT hoạt động như một kkhoá điện tử, điểm làm việc
luôn nằm trong vùng bão hoà của đặc tuyến truyền đạt Ur = f(Uv). Khi đó điện áp ra chỉ nằm
Hình 4-3. Mạch khóa dùng tranzito
Chương 4: Mạch tạo xung

108
ở một trong hai mức bão hoà dương +Ur max và bão hoà âm- Ur max, ứng với các biên độ
Uvào đủ lớn. Để minh hoạ hoạt động của khoá ta xét ví dụ điển hình là mạch so sánh.
Mạch so sánh điện áp dùng IC khuếch đại thuật toán cho ở hình 4-4. Đó là quá trình
so sánh biên độ điện áp đưa vào với một điện áp chuẩn (U
ch
) có cực tính có thể dương hay
âm. Thông thường điện áp chuẩn được định trước không đổi.

Trong mạch hình 4-4a, điện áp vào đưa tới cửa đảo còn U
ch
ở cửa thuận. U
ch
> 0.
Hiệu điện áp U
0
= U
V
-U
ch
giữa hai đầu vào của IC sẽ xác định hàm truyền đạt của nó.
Do hệ số của khuếch đại của IC rất lớn, xem K
0
= ∞ nên:
- Khi U
V
< U
ch
thì U
0
< 0 do đó U
ra
= + U
ramax
- Khi U
V
> U
ch
thì U

0
> 0 do đó U
ra
= - U
ramax

- Khi U
ra
= +U
ramax
thì ta nói IC bão hoà dương.
- Còn U
ra
= -U
ramax
thì ta nói IC bão hoà âm. Đặc tuyến truyền đạt hình 4-4b.
Về giá trị điện áp ra bão hoà thấp hơn nguồn nuôi 2 vôn.
Ở hình 4-4b điện áp vào đưa đưa tới cửa thuận còn điện áp chuẩn ở cửa đảo. Trong
trường hợp này khi:
- U
V
< U
ch
thì U
ra
= -U
ramax
- U
V
> U

ch
thì U
ra
= +U
ramax
. Đặc tuyến truyền đạt hình 4-4d.
Hình 4-4: Mạch so sánh điện áp dùng
a, c: IC khuếch đại thuật toán
b, d: Hàm truyền đạt

+U
rama
-U
ramax
(a)

_

+

U
ch
U
ra
U
v
U
0
+

+E
-E
0
U
r
+U
rama
-U
ramax
U
vào
(d)
+
-
+


U
ch
U
ra
U
v

U
0
+

(c)
+E

-E
0
U
ra
U
vào
(b)
U
c
U
ch
Chương 4: Mạch tạo xung

109
Với U
ch
< 0 đặc tuyến có dạng như trên nhưng nằm ở phía trái góc toạ độ một khoảng
bằng –U
ch
. Với U
ch
= 0 đặc tuyến nằm ngay ở góc toạ độ.
Khi làm việc với tín hiệu xung biến đổi nhanh cần chú ý đến tính quán tính (trễ) của
IC thuật toán. Với các IC thuật toán tiêu chuẩn hiện nay thời gian tăng của điện áp ra
khoảng V/
μ
s. Trong điều kiện tốt hơn nên sử dụng các IC chuyên dùng có tốc độ chuyển
biến nhanh hơn như loại
μ
A710, A110, LM310 -339; loại này đạt mức tăng V/ ns.

4.4. TRIGƠ
Trigơ là mạch có hai trạng thái ổn định. Khi có nguồn mạch ở một trạng thái ổn định
nào đó. Có một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái một lần . Như vậy cứ hai xung vào
mạch cho một xung ra . Mạch trigơ có thể dùng tranzito hay IC thuật toán. Ta xét mạch
trigơ Smít dùng IC thuật toán khi tác dụng đầu vào là điện áp sin đưa vào cửa đảo. Mạch
điện và dạng điện áp ở hình 4-5.








Từ dạng sóng ta thấy khi u
v
có giá trị âm lớn, mạch ở trạng thái bão hoà dương U
r
=
+U
rmax
, trên lối vào thuận có
1
21
max
)(1
.
R
RR
U

U
+
+
=
+
. U
vào
tăng dần, trạng thái này vẫn không
đổi cho tới khi U
V
> U
1(+)
điện áp vào hai đầu IC đổi dấu nên đầu ra đột biến sang trạng thái
bão hoà âm, U
ra
= -U
max
lập tức qua mạch phân áp đưa về cửa thuận điện áp
1
21
max
)(1
.
R
RR
U
U
r
+
−

=
−
.
Điện áp vào tăng lên rồi giảm xuống. Khi U
V
< U
1(-)
, điện áp đầu vào IC đổi dấu làm
đầu ra IC lật trạng thái sang bão hoà dương U
ra
=+U
rmax
. Và cứ như vậy, khi tác dụng điện
áp sin vào cửa đảo, đầu ra ta nhận được dãy xung vuông có độ rộng xung t
x
=T
xvào
/2.
T
xra
=T
xvào
(4-1)
Để mạch có hai trạng thái ổn định cần thoả mãn điều kiện:

1K.
RR
R
21
1

≥
+
(4-2)
trong đó K là hệ số khuếch đại không tải của BKĐTT.

4.5. MẠCH ĐA HÀI ĐỢI


_
+
K
R
2
R
1
U
U
vào
U
ra
(a)
U
vào
U
ra
+U
ra max
T
ra
t

U
1
(+)
U
1
(-)
(b)
Hình 4-5: Trigơ Smít và dạng điện áp vào, ra
U
1
- U
ra max
Chương 4: Mạch tạo xung

110
Mạch đa hài đợi có hai trạng thái, trong đó có một trạng thái ổn định và một trạng thái
không ổn định. Khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định. Có xung kích thích mạch chuyển
sang trạng thái không ổn định một thời gian rồi tự trở về trạng thái ổn định ban đầu chờ
xung kích thích tiếp. Như vậy cứ một xung vào mạch chuyển đổi trạng thái hai lần cho một
xung vuông ra. Mạch có th
ể dùng tranzito hay IC thuật toán.
Mạch đa hài đợi dùng IC thuật toán ở hình 4-6a và dạng điện áp ở các cực như ở hình
4-6b.
Ban đầu mạch ở trạng thái ổn định, đầu ra bão hoà âm, U
ra
= -U
max
. Qua mạch phân áp
đưa về cửa thuận điện áp

21
1max
)(1
.
RR
RU
U
r
+
−
=
−
điốt D được phân cực thuận, thông nên U
C
=
0. Tại t = t
1
có xung nhọn cực tính dương tới đầu vào. Nếu biên độ đủ lớn vượt quá giá trị
u
1(+)
, sơ đồ lật trạng thái sang bão hoà dương U
ra
= +U
rmax
.Qua mạch hồi tiếp dương đưa về
cửa thuận
1
21
max
)(1

.
R
RR
U
U
r
+
=
+
, điốt D tắt. Sau t
1
điện áp ra U
rmax
nạp điện cho tụ C làm cho
U
C
tăng lên. Tới t
2,
U
C
> U
1(+)
đầu vào của IC có điện áp đổi dấu, đầu ra IC lật sang trạng
thái bão hoà, U
ra
= -U
rmax
.
Qua bộ phân áp lại đưa về điện áp U
1(-)

, tụ C phóng điện qua R hướng tới -U
rmax
, đến
t
1
= t
3
; u
C
= 0, điốt D thông trở lại mạch trở về trạng thái đợi ban đầu.
Với mạch có nguồn nuôi đối xứng để U
rmax
= |-U
rmax
| ta xác định được độ rộng xung ra
(khoảng thời gian mạch ở trạng thái không ổn định) là:
t
x
=
)
R
R
1ln(.C.R
2
1
+
(4-3)
Thời gian phục hồi t
ph
là thời gian mạch trở về trạng thái ổn định ban đầu, xác định

theo biểu thức:

1
12
ln(1 )
ph
R
tRC
R
R
=+
+
(4-4)
Để mạch làm việc bình thường, chu kỳ xung vào cần thoả mãn điều kiện:
T
xvào
> t
x
+ t
ph
. (4-5)
Chu kỳ xung ra bằng chu kỳ xung vào:
T
xra
= T
xvào
.

U
vào
t
1
T
vào
t

t

t

U
C
U
ra
t
1
t
2
U
C
= U
N β.U
ra max
+U

ra max
U
P
-β.U
ra max
- U
ra max
t
X
+U
ra max
t
1
t
2
D C
R
R
2
R
1
C
g
U
ra
_
+

+
_

Hình 4-6:
a) Mạch đa hài đợi
b) Dạng điện áp
U
V
a)
U
1
Chương 4: Mạch tạo xung

111








4.6. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG
4.6.1. Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito
Có mạch điện như ở hình 4-7 và điện áp các cực theo thời gian ở hình 4-8. Mạch
gồm hai tranzito mắc phát chung, đầu ra T
1
ghép tới đầu vào tầng T
2
qua tụ C
1
, còn đầu ra

tầng T
2
ghép trở lại qua tụ C
2
. Như vậy mỗi tầng gây di pha một góc 180
0
, hai tầng di pha
360
0
, bảo đảm hồi tiếp dương khi mạch làm việc.
Khi có nguồn hai tụ C
1
, C
2
thay nhau nạp điện và phóng điện, hai tranzito thay nhau
thông (bão hoà), tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân bằng không ổn định: T
1
tắt, T
2
thông
(bão hoà) và T
1
thông (bão hoà), T
2
tắt và tự chuyển đổi trạng thái cho nhau, đầu ra nhận
được dãy xung vuông.
Xem như mạch đã bình thường, xung ra có biên độ ổn định, xét tại thời điểm mạch
đang ở trạng thái T
1
tắt, T

2
thông (bão hoà). Lúc này tụ C
2
(trước đó nạp điện) đang phóng
điện từ +C
2
qua T
2
, nguồn E, qua điện trở R
3
đến -C
2
đặt điện áp âm lên cực gốc T
1
làm
cho u
B1
< 0 giữ T
1
tắt trong một khoảng thời gian.

t
X2
T
E
C
E
C
t
X1
U
B1
U
ra1
U
B2
U
ra2
t

t

t

t

Hình 4-8:
Dạng xung các cực của
mạch đa hài
Hình 4-7:
Mạch đa hài tự dao động
dùng tranzito

U
ra2
U
B1

U
B2
U
ra1
+E
C
R
1
R
2
R
3
R
4
C
2
C
1

T
1
T
2
Chương 4: Mạch tạo xung

112





Đồng thời với quá trình đó, tụ C
1
nạp điện từ +E qua R
1
đến +C
1
, -C
1
qua
2
BET
r
đến -
E nhanh chóng đến điện áp bằng E (do trong mạch có R
1
<<R
3
) làm cho u

ra1
nhanh chóng
tăng lên E, u
ra
= E.
Do C
2
phóng làm cho u
B1
tăng dần, khi U
B1
> 0 T
1
thông xuất hiện dòng I
B1
, I
C1
và
tăng lên làm cho U
ra1
giảm, qua tụ C
1
dẫn đến U
B2
giảm, dòng T
2
giảm và U
ra2
tăng. Qua C
2

lượng tăng đưa vào cực gốc T
1
làm cho U
B1
tiếp tục tăng, dòng đèn T
1
tiếp tục tăng. Hồi
tiếp dương xẩy ra nhanh chóng (xem như tức thời) làm cho T
1
thông (bão hoà), T
2
tắt.
Tiếp theo tụ C
1
lại phóng điện qua T
1
, nguồn E và điện trở R
2
giữ cho T
2
tắt trong một
khoảng thời gian. Tụ C
2
nạp điện từ nguồn E qua R
4
và điện trở
1
BET
r

, nhanh chóng đến
điện áp bằng E do có R
4
<<R
2
làm cho u
ra2
tăng nhanh đến mức U
ra2
= E.
Dòng phóng giảm làm cho U
B2
tăng lên . Khi U
B2
> 0 T
2
thông trở lại, T
1
tắt mạch
chuyển sang trạng thái ban đầu.
+ Điều kiện làm việc của mạch:
Để xung ra vuông, tụ C nạp điện nhanh hơn khi tụ phóng phải có: R
1,4
<<R
3,2
và
tranzito khi thông ở chế độ bão hoà cần
311
RR
≤

β
và , trong đó β
1
, β
2
là hệ số khuếch đại
dòng của tranzito T
1
, T
2
. Khi cần tần số xung ra lớn, tranzito thông làm việc ở chế độ
khuếch đại, không áp dụng điều kiện này. Biên độ xung ra trong trường hợp đó bé hơn E.
+ Các tham số xung ra:
Biên độ xung ra:

EU
r
≈
Λ
(4-6)
Độ rộng xung t
x1
là thời gian T
1
tắt, tụ C
2
phóng điện qua R
3
nên t
x1

được tính:
t
x1
= R
3
.C
2
ln2
≈
0,7 R
3
.C
2
. (4-7)
Tương tự t
x2
là thời gian T
2
tắt, tụ C
1
phóng điện qua R
2
nên t
x2
được tính:
t
x2
= R
2
.C

1
ln2 ≈ 0,7R
2
.C
1
(4-8)
Chu kỳ dao động của mạch:
T = t
x1
+t
x2
= 0,7(R
3
.C
2
+R
2
.C
1
) (4-9)
Tần số dao động của mạch:
f =
)C.RC.R(7,0
1
T
1
1223
+
=
(4-10)

Với mạch đối xứng ta có:
R
1
= R
4
= R
C
; R
2
= R
3

= R
B
.
Chương 4: Mạch tạo xung

113
C
1
=C
2
=C, các tranzito T
1
, T
2
cùng loại, cùng tham số thì: t
x1
=t
x2

t
x1
= t
x2
= 0,7.R
B
.C
T = 2t
x
= 1,4.R
B
.C
f =
C.R.4,1
1
T
1
B
=
(4-11)
4.6.2. Mạch đa hài tự dao động dùng bộ khuếch đại thuật toán
Mạch đa hài tự dao động dùng IC thuật toán và dạng xung ở các cực theo thời gian
như ở hình 4-9.
Phân tích nguyên lý làm việc của mạch bắt đầu tại thời điểm mạch đang ở trạng thái
bão hoà dương U
ra
= +U
rmax
. Lập tức qua mạch phân áp R

1
R
2
cho điện áp hồi tiếp:

max1
21
max
)(1

r
r
UR
RR
U
u
β
=
+
=
+
(4-12)

Tụ C (trước đó nạp điện) phóng điện qua +E, đầu ra IC, điện trở R, rồi nạp tiếp làm
cho U
C
tăng lên. Khi U
C
> U
1(+)
thì đầu ra lập tức đột biến về -U
rmax
, mạch chuyển sang
trạng thái bão hoà âm.
Qua mạch phân áp R
1
R
2
đưa về một điện áp:

max1
21
max
)(1
.

r
r
UR
RR
U
U
β
−=
+
−
=
−
. (4-13)
Tụ C phóng điện qua đầu ra IC, qua điện trở R làm cho u
C
giảm xuống, rồi nạp tiếp về
phía - U
rmax
. Khi U
C
< U
1(-)
thì đầu ra đột biến từ -U
rmax
về +U
rmax
, mạch chuyển sang trạng
U
C
U

1
βU
rmax
- βU
rmax
+U
rmax
-U
rmax
t
x
U
ra
R

R
2
R
1
C


_

+
(a)

U
C
U

1
(+)
0
U
1
(-)
U
1
U
1
(+)
0
U
1
(-)
t
1
t
2
t
3
-U
rmax
+U
rmax
t

t

t

t
1
t
2
t
3
U
ra
0

t
1
t
2
t
3
T
ra
(b)
Hình 4-9:
a. Bộ đa hài trên cơ sở bộ khuếch
đại thuật toán.
b. Đồ thị thời gian.

Chương 4: Mạch tạo xung

114
thái bão hoà dương ban đầu. Cứ như vậy mạch tự làm việc chuyển từ trạng thái này sang
trạng thái khác cho dãy xung vuông ở đầu ra.

Khi nguồn nuôi đối xứng có +U
rmax
= |-U
rmax
| thì độ rộng xung t
x
được xác định:
t
x
=
)
R
R2
1ln(.C.R
2
1
+
(4-14)
Nếu chọn R
1
= R
2
thì:
t
x
= R.C.ln3 ≈1,1R.C (4-15)
Chu kỳ dao động:
T = 2t
x
≈

2,2 R.C
Tần số dao động:

C.R2,2
1
T
1
f ==
(4-16)
Khi cần dạng xung ra không đối xứng ta dùng mạch ở hình 4-10.












Bằng cách thay đổi giá trị tương quan giữa R
'
và R'' sẽ thay đổi được t
x1
và t
x2
. Khi R'
+ R'' không đổi thì chu kỳ T = t

x1
+ t
x2
sẽ được giữ nguyên.
4.7. MẠCH DAO ĐỘNG NGHẸT (BLOCKING)

Mạch dao động nghẹt gồm một tranzito mắc phát chung và một biến áp xung có hồi
tiếp dương sâu - nhờ đó tạo ra xung vuông có độ rộng hẹp cỡ (10
-3
÷10
-6
)s và biên độ lớn.
Mạch điện và dạng điện áp ở hình 4-11.
Trong mạch biến áp xung có ba cuộn. Để có hồi tiếp dương cuộn W
B
và W
C
có cực
tính ngược nhau. Cuộn W
t
lấy tín hiệu ra tải. Điốt D dùng hạn chế xung cực tính âm ra tải.
Điện trở R(<<R
B
) dùng để hạn chế dòng cực gốc. Các hệ số biến áp xung:
Hình 4-10:
a. Mạch đa hài không đối xứng
b. Đồ thị thời gian dạng xung ra
+U
rmax
(a)

(b)
U

U
ra
U
C
(t)
t
X1
t
X2
t

R'' D
2
R' D
1
R
1
R
2
C

u
ra
_
+
-U
rmax

Chương 4: Mạch tạo xung

115

B
C
B
w
w
n
=
;
t
C
t
w
w
n
=
(4-17)
Xét loại mạch nghẹt tự dao động. Xem như mạch đã làm việc ổn định, xung ra như
hình vẽ. Trong khoảng thời gian 0
÷
t
1
tranzito T đang tắt, I
B
, I
C
= 0, lúc này tụ C đang

phóng điện từ +C qua cuộn W
B
, đất, nguồn E
C
, R
B
, R, →-C làm cho U
B
< 0, U
r
= E
C
. Đến t
1

U
B
> 0 đủ để T thông dòng I
B
, I
C
xuất hiện và tăng lên. Trên W
C
xuất hiện sức điện động
chống lại sự tăng của I
C
có cực dương ở trên, cảm ứng qua cuộn W
B
điện áp U
2

có cực
dương ở phía dưới. Qua tụ C và điện trở R đặt vào cực gốc làm cho U
B
càng dương. Hồi
tiếp dương xảy ra nhanh chóng đưa tranzito T sang chế độ bão hoà Æ U
B
đạt cực đại, I
C
≈
I
C bh
nên U
r
= 0.














Tiếp theo là thời gian nạp điện của tụ C bởi điện áp U
2

trên cuộn W
B
. Do C nạp U
C
tăng lên làm cho U
B
giảm xuống vì thực tế trong quá trình này U
2
hầu như không đổi (mà
U
2
= U
B
+ U
C
) t
1
÷
t
3
là thời gian thiết lập đỉnh xung.
Đến t
2
do U
B
giảm làm tranzito rời khỏi chế độ bão hoà nên I
B
giảm kéo theo I
C
giảm.

Trên cuộn W
C
xuất hiện sức điện động chống lại sự giảm của I
C
có cực âm ở phía trên. Nó
cảm ứng qua cuộn W
B
điện áp U
2
có cực âm phía dưới làm cho U
B
càng giảm, I
B
, I
C
càng
giảm. Hồi tiếp dương lại xẩy ra nhanh chóng đưa tranzito sang chế độ cắt, tắt, I
B
, I
C
=0. Do
sức điện động chống lại sự giảm của dòng I
C
trên cuộn W
C
mà u
r
có mức biên độ điện áp
lớn hơn nguồn nuôi E
C

.
Sau đó tụ C lại phóng điện như quá trình ban đầu. Khi cần lấy xung ra tải có cực tính
dương ta quấn cuộn W
t
ngược chiều W
C
với biên độ
t
C
t
n
E
U
=
Điốt D dùng để hạn chế (cắt
bỏ) phần xung âm.
Các tham số của xung ra:
Hình 4-11: Mạch dao động nghẹt và điện áp các cực

U
B
t
1
t
2
t
3
t
4
t

t

t

U
r
E
C
U
t
0

0

0

t
x
t
ph
t
x
+E
C
R
t

D

U
t
R
B
U
2

C
R
U
r
*

*

U
B

Chương 4: Mạch tạo xung

116
- Độ rộng xung: là thời gian nạp điện của tụ C.
t
x
= t
2
- t
1
=
)

)rR.(n
R.
ln(.C).rR(
VtB
t
V
+
′
β
+
(4-18)
trong đó: r
V
là điện trở vào của tranzito.

t
2
1t
R.nR =
′
là tải phản về mạch cực góp.
β là hệ số khuếch đại tĩnh của tranzito.
- Thời gian phục hồi t
2
÷
t
3
là thời gian phóng điện của tụ C và được xác định bởi:
t
ph

= t
3
- t
2
=
)
n
1
1ln(.R.C
B
B
+
(4-19)
- Bỏ qua thời gian tạo sườn thì chu kỳ dao động là:
T = t
x
+ t
ph

- Tần số dao động là:

phx
dd
tt
1
T
1
f
+
==

(4-20)
4.8. MẠCH HẠN CHẾ BIÊN ĐỘ
Mạch hạn chế biên độ còn gọi là mạch xén biên, trong đó tín hiệu ra u
r
luôn tỷ lệ với
tín hiệu vào u
V
nếu u
V
chưa một giá trị, một mức ngưỡng cho trước, còn khi u
V
vượt quá
mức ngưỡng thì tín hiệu ra u
r
luôn giữ ở một giá trị không đổi. Các linh kiện tích cực được
sử dụng trong mạch hạn chế thường là điốt, tranzito hay IC. Sau đây ta sẽ nghiên cứu các
mạch hạn chế dùng điốt lý tưởng (tức là các điốt mà ở trạng thái tắt điện trở bằng vô cùng,
thông có điện trở bằng không).

Tuỳ theo cách mắc điốt là nối tiếp hay song song với tải, người ta phân biệt thành
mạch hạn chế nối tiếp hay hạn chế song song. Cũng có thể phân loại theo chức năng hạn
chế ở mức trên, hạn chế ở mức dưới (một phía) hoặc hạn chế ở hai mức (hai phía).

Hình 4-12: Mạch hạn chế trên
U
v

R
U
v
U
ra
D

E


+
_

(a)


+
_

U
v
U
ra

R

E

(b)


D

U
E

t
U
r
(c)

0

U
r
E

E

U
v
0

(d)

Chương 4: Mạch tạo xung

117





Mạch hạn chế một phía mắc song song cho ở hình 4-12a. Ở mạch này khi U
V ≤
E
điốt tắt nên U
r
= U
v
. Ngược lại khi U
V
> E điốt thông U
r
= E (lúc này U
V
sụt áp tất cả trên
R). Đây là mạch hạn chế ở mức trên.
Mạch hạn chế nối tiếp ở hình 4-12b, khi U
V
< E điốt thông, nối tắt lối ra với lối vào
nên U
r
= U

V
. Ngược lại khi U
V
> E điốt tắt nên U
r
= E.
Trên hình 4-12c là dạng tín hiệu ra khi tín hiệu vào là hình sin, còn hình 4-12d là đặc
tuyến truyền đạt của mạch hạn chế trên.
Trong các mạch đã nêu, nếu ta đổi chiều các điốt thì mach sẽ thực hiện chức năng hạn
chế ở mức dưới. Ví dụ mạch hạn chế song song ở hình 4-13a, khi U
V
< E, D thông nên U
r
=
E. Trường hợp U
V ≥
E, D tắt nên U
r
= u
V
. Còn trong mạch hạn chế nối tiếp ở hình 4-13b,
khi U
V ≤
E điốt tắt nên U
r
= E, khi U
V
> E

điốt thông nên U

r
= U
V
.
Trên hình 4-14a, b là mạch hạn chế hai phía trong đó E
2
> E
1

Mạch hạn chế song song hình 4-14a khi U
V
< E
1
thì D
1
thông, D
2
tắt do đó U
r
=E
1
.
Nếu U
V
> E
2
thì D
2
thông ,D
1

tắt nên U
r
= E
2
. Khi tín hiệu vào biến thiên trong phạm vi E
1
≤
U
V ≤
E
2
thì D
1
, D
2
đều tắt nên U
r
= U
V
.
Mạch ở hình 4-14b cũng có nguyên lý tương tự nhưng cần chọn R
2
>>R
1
.
Ở các mạch hạn chế thực tế dạng tín hiệu phụ thuộc rất nhiều vào thông số thực của
các linh kiện trong mạch, phụ thuộc giá trị tải cũng như điện dung ký sinh. Các yếu tố đó có
thể gây méo dạng tín hiệu ra một cách đáng kể nên cần tính toán một cách đầy đủ. Trong kỹ
thuật, mạch hạn chế được dùng để tạo xung, sửa xung, chọn xung hay chố
ng nhiễu.v.v

R

U
v
U
ra
D
1

E
1

+
(a)

D
2

E
2

+



+
-

U
v
U
ra
R
1

E
1
(b)

D
1
R
2

E
2
D
2

+
-

U
U
v
U
r
R

U
v
U
ra
D

E


+
-
(a)


+
-

U
v

U
ra
R

E
(b)

D

U
E
t
U
r
U
v
(c)
0

U
r
E
E
U
v
0

(d)

Hình 4-13: Mạch hạn chế dưới

Chương 4: Mạch tạo xung

118













4.9. MẠCH TẠO XUNG RĂNG CƯA
4.9.1 Tham số tín hiệu xung răng cưa
Tín hiệu xung răng cưa được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, chẳng hạn
làm tín hiệu quét trong các máy hiện sóng, làm tín hiệu so sánh biến đổi điện áp hay thời
gian.v.v
Trên hình 4-15 là một tín hiệu xung
răng cưa thông thường. Nó bao gồm hai phần
rõ rệt: phần biến thiên tuyến tính theo thời
gian gọi là thời gian quét thuận t
qt
và phần
còn lại là thời gian quét ngược t
qn
. Các mạch

tạo tín hiệu răng cưa phải bảo đảm sao cho
thời gian quét thuận lớn hơn rất nhiều thời
gian quét ngược. Biên độ của xung răng cưa
là
Λ
U
. Tín hiệu răng cưa có thể dương hay
âm, thực hiện quét lên hoặc quét xuống và
mạch tạo xung răng cưa có thể hoạt động ở
chế độ đợi hay tự dao động.
Trong thực tế, phần quét thuận của xung răng cưa không hoàn toàn tuyến tính. Do đó
để đánh giá chất lượng đường quét của xung răng cưa, ta đưa ra hệ số phi tuyến ε, định
nghĩa như sau:
)0(
)()0(
U
UU
tqt
′
′
−
′
=
ε
(4-21)

Hình 4-15: Tín hiệu xung răng cưa

t
qt

t
qn

T


t


U

U
ˆ


0

Chương 4: Mạch tạo xung

119
trong đó
)0(
U
′
là độ dốc ở điểm bắt đầu đường quét thuận.
)(
tqt
U
′

là độ dốc ở điểm kết thúc đường quét thuận.
Ngoài ra mạch quét còn được đánh giá theo hiệu suất sử dụng nguồn cung cấp.

C
E
U
Λ
=
η
(4-22)
Với
Λ
U
là biên độ, E
C
là điện áp nguồn. Nói chung tín hiệu răng cưa được tạo ra dựa
trên quá trình nạp và phóng của tụ. Các mạch tạo xung răng cưa đều dựa theo một trong ba
nguyên lý cơ bản sau:
- Nạp, phóng cho tụ bằng mạch RC đơn giản.
- Nạp hoặc phóng cho tụ qua nguồn dòng ổn định.
- Dùng hồi tiếp để ổn định dòng nạp cho tụ.
4.9.2. Mạch tạo xung răng cưa dùng mạch tích phân RC.
Trên hình 4-16 là sơ đồ
nguyên lý tạo xung răng cưa dùng mạch RC. Trong mạch
tranzito hoạt động ở chế độ khoá. Bình thường, khi không có xung kích thích, tranzito thông
bão hoà do được cung cấp dòng I
B
khá lớn qua, do đó tín hiệu ra
0
≈

r
U
. Khi mạch được
kích thích xung âm, tranzito tắt, tụ C nạp điện từ nguồn E
C
qua R. Điện áp trên tụ tăng dần
theo:

)1(
./
CRt
Cr
eEU
−
−= (4-23)
Để xung ra tăng lên gần như tuyến tính cần chọn trị số R, C đủ lớn sao cho τ = RC >>
t
xvào
(t
xvào
là độ rộng xung vào)
Khi xung vào kết thúc tranzito thông và bão hoà trở lại, tụ C phóng điện nhanh qua
tranzito tới giá trị gần bằng không. Thời gian quét thuận của mạch bằng thời gian tồn tại của
xung vào, còn thời gian quét ngược là thời gian phóng điện của tụ C.
Nhược điểm của loại mạch này là chất lượng tuyến tính của phần quét thuận không
cao, do ở cuối dòng nạp cho tụ giảm dần. Để khắ
c phục nhược điểm trên, có thể sử dụng
nguồn dòng ổn định để nạp cho tụ.

+E
C

C U
r

R
1
R
C

C
1
U
v
t

Hình 4-16: Mạch tạo xung răng cưa dùng mạch RC.

U
v
t

U
r
E
C

t
qt

t
qn

0


0

U
bh
r
U
Λ
Chương 4: Mạch tạo xung

120

4.9.3. Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng
Trên hình 4-17 là sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung răng cưa theo nguyên tắc dùng
nguồn ổn dòng.

Như ta đã biết, khi tụ nạp điện áp trên nó tỷ lệ với tích phân theo thời gian của dòng
nạp qua nó.

∫
=
t
C
idt
C
U
0
1

Vì vậy nếu dòng nạp cho tụ lấy từ một nguồn dòng, tức là:
i =I
0
= const.
thì điện áp trên tụ sẽ biến đổi tuyến tính theo thời gian.

t
C
I

tdI
C
U
t
C

1
0
0
0
==
∫
(4-24)
Mạch ở hình 4-17 tranzito T
1
hoạt động như một khoá điện tử. Bình thường khi chưa
có xung vào do được cấp dòng I
B1
đủ lớn nên T
1
bão hoà, do đó điện áp ra gần như bằng
không. Tranzito T
2
đóng vai trò nguồn dòng. Nhờ có điốt ổn áp D nên điện áp cực gốc T
2

luôn ổn định. Vì vậy dòng qua T
2
, I
E2

cũng như I
C2
có giá trị ổn định.

E
D2EBC
2E2C
R
UUE
II
−−
=≈
(4-25)
Trong khi T
1
bão hoà, dòng I
C2
này bằng dòng I
C1
. Khi có xung âm vào T
1
tắt, tụ C
nạp điện bởi dòng I
C2
và điện áp trên tụ tăng tuyến tính theo thời gian:

2
2
0
1

.
t
CBE D
rC C
E
EU U
UU idt t
CCR
−−
== =
∫
(4-26)

t
qn
t

t

R
1
R
2
R
E
+E
C
T
2
D

C U
ra
U
V
C
1
T
1
Hình 4-17: Mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng
U
v
U
r

t
qt

0


0

U
bh
r
U
Λ
Chương 4: Mạch tạo xung

121
Khi hết xung kích thích T
1
lại thông và bão hoà, tụ C phóng điện nhanh qua T
1
làm
cho U
r
giảm xuống nhanh chóng về điện áp gần bằng không.
4.9.4. Mạch tạo xung răng cưa thêm tầng khuếch đại có hồi tiếp
Để tăng độ tuyến tính của đường quét thuận, trong một số mạch tạo xung răng cưa ta
dùng thêm mạch khếch đại có hồi tiếp như trên hình 4-18 (còn gọi là mạch quét Boostrap).
Trong mạch này T
1
luôn thông bão hoà khi không có xung vào, do đó điện áp trên tụ
C luôn xấp xỉ bằng không (U
C
≈
0). Lúc đó tồn tại một dòng điện chạy từ nguồn E
C
, qua
điốt D, qua R đến T
1
. Tầng khuếch đại T
2
mắc cực góp chung, có độ khuếch đại điện áp gần
bằng một nên điện áp ra
0
rC
UU≈=, tụ C

0
(có điện dung rất lớn hơn tụ C) lúc này nạp
điện tới giá trị E
C
, U
C0
= E
C
.
Khi có xung kích thích, tranzito T
1
tắt, tụ C bắt đầu được nạp điện bởi dòng do tụ C
0

phóng ra qua R. Theo mức độ nạp của tụ C, điện áp ra tăng dần và do đó điốt tắt. Ta thấy
dòng nạp cho tụ C khá ổn định nhờ điện áp trên tụ C
0
hầu như không đổi trong suốt thời
gian quét thuận nên điện áp ra tuyến tính.
Về mặt giải tích, có thể xác định dòng nạp cho tụ C thông qua điện áp hạ trên R.

R
uuu
R
u
I
Cr0C
R
−
+

==
(4-27)












Do tầng khuếch đại T
2
có hệ số khuếch đại điện áp gần bằng 1,
rC
uu
≈
nên:

R
E
R
U
I
CC
=≈
0

(4-28)
Trong quá trình nạp:

t
CR
E
idt
C
UU
C
t
Cr
.
.
1
0
==≈
∫
(4-29)
U
v
t

t

U
r

t
qt

t
qn

0

ơ
0

U
bh
U
V

T
1
R
1
D

R

C
0

+E
C
R
E
C

T
2
U
r
Hình 4-18: Mạch tạo xung răng cưa thêm tầng khuếch đại có hồi tiếp
C
1
Chương 4: Mạch tạo xung

122
Sau khi xung vào kết thúc, T
1
thông và bão hoà trở lại, tụ C phóng điện qua T
1
. Khi tụ
C phóng điện giảm xuống xấp xỉ bằng không điốt D thông và tụ C
0
lại nạp bổ sung đến giá
trị
CC
EU
=
0
ban đầu.
Trong mạch này thời gian quét thuận cũng bằng độ rộng xung vào.
Cũng có thể dùng mạch tích phân có BKĐTT để tạo xung răng cưa.
4.10. MẠCH TẠO TÍN HIỆU HỖN HỢP
Loại mạch này được sử dụng trong các máy tạo sóng đa chức năng. Nó có thể đồng
thời tạo ra ba loại tín hiệu xung vuông, xung tam giác và điện áp hình sin. Sơ đồ khối của

mạch được thể hiện trên hình 4-19. Nó gồm ba khối chính là M
1
, M
2
và M
3
. Hệ kín gồm
một mạch tích phân (một mạch khuếch đại thuật toán và hai phần tử R
1
C
1
) phần tử chuyển
mạch M
2
(mạch khuếch đại thuật toán và một khâu hồi tiếp dương R
1
, R
2
) tạo thành một hệ
tự dao động, cho ra hai dạng tín hiệu: tín hiệu tam giác (U
1
) và tín hiệu xung chữ nhật (U
2
).
M
3
là bộ biến đổi xung tam giác - hình sin cho tín hiệu đầu ra U
3
là sin. Các tín hiệu
này có cùng tần số, dạng điện áp ở các đầu ra như ở hình 4-20.

M
1
M
2
M
3
U
2
U
1
U

3
Hình 4-19: Sơ đồ khối máy tạo sóng đa chức năng
U
2

t

t

t
U
1
U
3
Hình 4-20: Dạng điện áp các đầu ra
máy tạo sóng chức năng.

Chương 4: Mạch tạo xung

123
4.11. MẠCH TẠO DAO ĐỘNG CÓ TẦN SỐ ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN ÁP
(VCO)
Yêu cầu chung đối với các mạch tạo dao động có tần số điều khiển được là quan hệ
giữa điện áp điều khiển và tần số dãy xung ra phải tuyến tính. Ngoài ra mạch phải có độ ổn
định tần số cao, giải biến đổi của tần số theo điện áp rộng, đơn giản, dễ điều chỉnh.
Về nguyên tắc, có thể dùng một m
ạch tạo dao động mà tần số dao động của nó có thể
biến thiên được trong phạm vi
%10±
đến

%50
±
xung quanh tần số dao động tự do f
0
.
Tuy nhiên người ta thường dùng các bộ tạo xung chữ nhật hơn cả, vì loại này có thể làm
việc trong phạm vi tần số khá rộng. Trong phạm vi (
501
÷
MHz) thường dùng các mạch tạo
dao động đa hài. Các bộ tạo dao động điều khiển bằng dòng điện ưu việt hơn các bộ tạo dao
động điều khiển bằng điện áp ở chỗ: nó có phạm vi tuyến tính của đặc tuyến truyền đạt rộng
hơn.
Một sơ đồ đơn giản của VCO là mạch dao động đa hài được biểu diễ
n trên hình 4-21.
Khi nối đầu điều khiển với E
C
thì đây là một mạch dao động đa hài thông thường.
Khi tách ra và đặt điện áp điều khiển vào đầu đó U
d
thì tần số dãy xungra biến thiên theo
U
d
.
Cụ thể nếu U
d
tăng thì thời gian phóng nạp của tụ giảm, do đó tần số của dao động
tăng và ngược lại. Ta có đặc tuyến truyền đạt f = f(U
d
) biểu diễn trên hình 4-22.

Vùng làm việc
f
r
(Khz)

1,1

1,0

0,9
-5V 0 +5V

U
d
(v)
Hình 4-22: Quan hệ giữa tần số dao động ra của VCO
với điện áp điều khiển
T
1
R
C
R
C
C

C

R R

U
d
U
r
+E
C
T
2
Hình 4-21: Mạch tạo dao động
đa hài có tần số điều khiển
bằng điện áp
- E
C

Chương 4: Mạch tạo xung

124
TÓM TẮT
Chương này nêu lên các mạch tạo xung, nguyên lý tạo xung và dạng xung đầu ra của
mạch. Các vấn đề chung cần hiểu và nắm được:
- Khái niệm về tín hiệu xung, các tham số của tín hiệu xung.
- Chế độ làm việc của tranzito ở mạch xung. Tranzito trong mạch xung mắc cực phát
chung làm việc ở chế độ tắt và chế độ bão hoà do điện áp đặt lên cực điều khiển quyết định.
Với tranzito loại NPN, khi U
BE
≤ 0 tranzito tắt I
C
= 0, U
CE
= E, khi U
BE
> 0 đủ lớn thì
tranzito bão hoà I
C
= I
C max
, U
CE
= 0.
- Chế độ làm việc của BKĐTT trong mạch xung. Trong mạch xung BKĐTT làm việc
ở chế độ so sánh. Do có hệ số khuếch đại rất lớn, lý tưởng K = ∞ nên khi làm việc điện áp
ra BKĐTT ở một trong hai trạng thái bão hoà dương hoặc bão hoà âm. Biên độ điện áp ra
cực đại bằng E – 2V.
- Các mạch tạo xung vuông:

+ Mạch trigơ Smit tín hiệu hình sin đưa vào cửa đảo, mạch hồi tiếp dương đư
a về cửa
thuận qua bộ phân áp R
1
, R
2
. Tuỳ theo mức điện áp vào so sánh với điện áp hồi tiếp mà
mạch chuyển đổi trạng thái đầu ra để tạo ra dãy xung vuông. Tần số xung ra bằng tần số tín
hiệu vào.
+ Mạch đa hài đợi: khi có nguồn mạch ở trạng thái ổn định bão hoà âm do có điốt D.
Khi có xung đầu vào mạch chuyển sang trạng thái không ổn định (bão hoà dương) một thời
gian rồi tự trở về trạng thái ổ
n định chờ xung vào tiếp. Có một xung vào đầu ra nhận được
một xung ra, tần số xung ra bằng xung vào.
+ Mạch đa hài tự dao động: Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito. Mạch có hai
tranzito mắc cực phát chung và hai tụ C. Khi có nguồn hai tranzito thay nhau thông bão hoà,
tắt; hai tụ thay nhau nạp phóng cho đầu ra dãy xung vuông trên trục thời gian. Khi mạch đối
xứng, xung ra có biên độ bằng E
C
, tần số xung ra f = 1/1,4R
B
.C.
Mạch đa hài tự dao động dùng BKĐTT. Mạch có phần tử nạp phóng RC, mạch hồi
tiếp dương lấy điện áp về so sánh qua R
1
, R
2
. Khi mạch làm việc tại các thời điểm điện áp
trên tự C (U
C

) lớn hơn hay bé hơn điện áp hồi tiếp (U
1
lấy trên R
1
) thì đầu ra mạch chuyển
đổi trạng thái tạo ra dãy xung vuông. Dãy xung vuông biến đổi xung quanh trục thời gian có
biên độ là U
r max
. Khi chọn R
1
= R
2
tần số dao động của mạch f = 1/2,2RC.
Khi thay đổi một trong hai thông số RC của mạch đa hài tự dao động thì tần số xung
ra thay đổi theo.
- Mạch hạn chế: mạch này có thể dùng để tạo xung, chọn xung, chống nhiễu. Xét loại
mạch hạn chế dùng điốt. Mạch hạn chế một phía có thể hạn chế ở mức 0 hoặc mức E. Muốn
thay đổi phía hạn chế ta đổ
i chiều điốt. Mạch hạn chế hai phía phải có hai điốt và hai mức
hạn chế. Mức hạn chế phải thoả mãn điều kiện của mạch. Ở mạch hạn chế một phía mức E
bé hơn biên độ tín hiệu vào. Mạch hạn chế hai phía có mức hạn chế E1, E
2
phải thoả mãn
biên độ tín hiệu vào > E
2
> E
1
. Xét hai mạch hạn chế song song và nối tiếp cùng có mức hạn
chế E
1

, E
2
.
Chương 4: Mạch tạo xung

125
- Mach tạo xung răng cưa. Cần nắm được các tham số đặc trưng tín hiệu xung răng
cưa. Phân tích các mạch tạo xung răng cưa dùng mạch tích phân RC, mạch dùng nguồn
dòng, mạch dùng tầng khuếch đại có hồi tiếp để so sánh chọn mạch có hệ số phi tuyến nhỏ,
hiệu suất cao. Trong các mạch trên mạch tạo xung răng cưa dùng nguồn dòng có độ tuyến
tính cao, hiệu suất cao vì suốt trong quá trình tụ C nạp
điện dòng nạp không thay đổi. Mạch
tạo xung dùng tầng khuếch đại có hồi tiếp cũng có độ tuyến tính cao, hiệu suất cao do dòng
nạp không đổi.
- Mạch tạo tín hiệu hỗn hợp: nắm được sơ đồ khối của bộ tạo tín hiệu tổng hợp xung
vuông, xung tam giác và tín hiệu hình sin.
- Mạch tạo dao động điều khiển bằng điện áp: nắm được mạch đa hài t
ự dao động
dùng tranzito điều khiển tần số xung ra băng điện áp. Quan hệ giữa tần số tín hiệu ra và điện
áp điều khiển là quan hệ tuyến tính.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
4.1. Thế nào là tín hiệu xung? Nêu các tham số đặc trưng của tín hiệu đó?
4.2. Chế độ làm việc của tranzito ở mạch xung?
4.3. Chế độ làm việc của BKĐTT ở mạch xung?
4.4. Thế nào là mạch tri gơ? trình bày trigơ Smith đảo dùng BKĐTT?
4.5. Thế nào là mạch đa hài đợi? trình bày mạch đa hài đợi dung BKĐTT?
4.6. Thế nào là mạch đa hài tự dao động? Công thức tính độ rộng xung, chu kỳ T và tần số

làm việc của mạch dùng BKĐTT khi R
1

= R
2
?
4.7 Thế nào là mạch hạn chế, ứng dụng của nó ?
4.8 Tr×nh bμy m¹ch h¹n chÕ hai phÝa m¾c nèi tiÕp?
4.9 Tr×nh bμy m¹ch h¹n chÕ hai phÝa m¾c song song?
4.10. Nêu các tham số đặc trưng của điện áp răng cưa?
4.11. Trình bày mạch tạo điện áp răng cưa dùng mạch tích phân RC?
4.12. Trình bày mạch tạo điện áp răng cưa dùng nguồn dòng?
4.13. Cho mạch điện hình P4-13. Tín hiệu vào hình sin tần số thấp, biên độ 6v.
Điện áp nguồ
n E = ±12v.



a. Vẽ dạng tín hiệu ra?
b. Khi U
v
đưa tới cửa đảo, cửa thuận nối đất hãy vẽ dạng U
r
.
Hình P 4-13.
Ur
Uv
Chương 4: Mạch tạo xung

126
4.14 . Cho mạch điện hình P4-14. Điện áp vào sin tần số thấp, biên độ 6v? Nguồn nuôi E = ± 15v.
5V
Ur

Uv
2k
Ω

3k
Ω


a. Vẽ dạng tín hiệu ra ?
b. Khi tín hiệu đưa vào cửa đảo, điện áp ngưỡng đưa vào cửa thuận. Vẽ U
r
?
4.15 . Cho mạch điện hình P4-15. Biết R = 12kΩ, C = 0,2μF, R
1
= R
2
= 30kΩ. Nguồn E = ±12v.

a. Vẽ dạng tín hiệu ra?
b. Xác định điện áp hồi tiếp ?
c. Xác định chu kỳ tần số dao động?
4.16. Thiết kế mạch hình P4-15 để tạo tín hiệu ra 1kHz ?
4.17. Thiết kế mạch hình P4-15 để tạo tín hiệu ra có tần số biến đổi từ 500Hz đến 5kHz ?
4.18. Cho mạch hạn chế hai phía hình P4-18. Biết U
v
là tín hiệu sin biên độ 10v, E
1
= 2v, E
2

= 6v, R
1
= 1kΩ, R
2
= 9kΩ. Điốt Đ
1
, Đ
2
lý tưởng. Nêu nguyên lý, vẽ dạng tín hiệu ra. Xác
định mức hạn chế ?

Uv
Ur
+
E2
+
E1
R2
R1
D1
D2

4.19. Nêu công thức tính tần số trong mạch đa hài đối xứng tự dao động dùng tranzito?
a.f = 1/0,7R
B
.C.
Hình P 4-14.
Hình P 4-18.
Hình P 4-15.
Ur

C
R1
R2
R
Chương 4: Mạch tạo xung

127
b. f = 1/1,4R
B
.C.
c. f = 1/1,4R
C
.C.
4.20. Xác định biên độ xung ra của mạch đa hài tự dao động dùng tranzito có nguồn nuôi E
vôn?
a. E vôn.
b. E/2 vôn.
c. E – 2 vôn.
4.21. Nêu công thức tính tần số của mạch đa hài tự dao động dùng BKĐTT khi có điện trở ở
mạch hồi tiếp dương R
1
= R
2
?
a. f = 1/2,2 R.C.
b. f = 1/2,2R
1
.C.
c. f = 1/1,4 R.C.
4.22. Nêu tác dụng của điốt D trong mạch đa hài đợi dùng BKĐTT?

a. Để giữ cho mạch có một trạng thái ổn định ban đầu.
b. Để giữ cho biên độ xung ra ổn định.
c. Để giữ cho tần số xung ra ổn định.
4.23. Nêu điều kiện của mức hạn chế E
1
, E
2
trong mạch hạn chế hai phía dùng điốt đã học?
a. û
21
.EE>>

b. E
2
< E
1
< û
c. E
2
< U
v
< E
1
.
4.24. Xác định biên độ xung ra của mạch đa hài dùng BKĐTT khi có nguồn nuôi ±E vôn?
a.E vôn.
b.E – 2 vôn.
c. E/2 vôn.