Bài giảng Kỹ thuật xung số Chương 2 Tiến sĩ Nguyễn Linh Nam

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
KHOA ĐIỆN
KỸ THUẬT XUNG - SỐ
GIẢNG VIÊN: TS.NGUYỄN LINH NAM
Chương 2:
CÁC MẠCH TẠO DẠNG XUNG
2.1. MẠCH XÉN
2.2. MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP
2.3. MẠCH SO SÁNH
Mục tiêu của chương:

Viết lại được được khái niệm, vẽ được sơ đồ mạch và giải thích được nguyên lý hoạt động của các mạch
tạo dạng xung sau đây:
+ Mạch xén
+ Mạch so sánh
+ Mạch ghim

Trên cơ sở các mạch lý thuyết, có thể áp dụng để làm các bài tập về mạch
tạo dạng xung

Có khả năng phân tích, tính toán, thiết kế một số mạch tạo dạng xung trên
thực tế.
DIODE BÁN DẪN THÔNG THƯỜNG
Cấu tạo và ký hiệu Diode bán dẫn
Sự phân cực Diode bán dẫn
Phân cực thuận: Diode dẫn Phân cực ngược: Diode tắt
V
A
V
C
V

A
V
C
V
A
> V
C
V
A
< V
C
)V(Si7.0==
γ
Vv
D
0=
D
i
Đặc tuyến Volt-Ampere của diode
MẠCH XÉN:
Mạch xén là mạch giới hạn biên độ tín hiệu, trong đó tín hiệu ra V
0
luôn tỷ lệ với tín hiệu vào V
i
nếu V
i
chưa vượt
quá một giá trị ngưỡng cho trước V
N
, còn khi vượt quá mức ngưỡng thì tín hiệu ra luôn giữ một giá trị không đổi.

Phân loại theo chức năng:
xén ở mức trên
xén ở mức dưới
xén ở hai mức độc lập
MẠCH XÉN TRÊN
Mạch a:
v
i
< V
N
diode tắt, do đó v
0
= v
i

v
i
≥ V
N
diode dẫn, ngõ ra v
0
có điện thế của mức ngưỡng V
N
Mạch b:
ν
i
≤ V
N
diode dẫn và nối ngõ ra với ngõ vào, do đó ν
0

= ν
i
ν
i
> V
N
thì diode tắt nên ν
0
= V
N
MẠCH XÉN DƯỚI
Mạch a:
ν
i
≤ V
N
thì diode dẫn do đó ν
0
= V
N
ν
i
> V
N
diode tắt nên ν
0
= ν
i
.
Mạch b:

ν
i
< V
N
diode tắt và ν
0
= V
N
ν
i
≥ V
N
thì diode dẫn nên ν
0
= ν
i
.
MẠCH XÉN HAI MỨC
V
1
<V
2
MẠCH XÉN HAI MỨC DÙNG DIODE ZENER
Bt1: Cho mạch xén với tín hiệu ngõ vào v
i
(t) có dạng xung tam giác như hình vẽ. Giả thiết diode lý
tưởng (V
D
≈0), V
n

= 5V.
•
Giải thích hoạt động của mạch
•
Vẽ tín hiệu ngõ ra v
o
(t)
Vi(t) Vo(t)
Bt2: Cho mạch xén với tín hiệu ngõ vào v
i
(t) có dạng xung tam giác như hình vẽ. Giả thiết diode lý
tưởng (V
D
≈0), V
n
= 5V.
•
Giải thích hoạt động của mạch
•
Vẽ tín hiệu ngõ ra v
o
(t)
Bt3: Cho mạch xén với tín hiệu ngõ vào v
i
(t) có dạng xung tam giác như hình vẽ. Giả thiết diode lý
tưởng (V
D
≈ 0), V
1
= -5V và V

2
= +5V.
•
Giải thích hoạt động của mạch
•
Vẽ tín hiệu ngõ ra v
o
(t)
MẠCH GHIM ĐIỆN ÁP:
Mạch dùng ghim đỉnh trên hay đỉnh dưới tín hiệu ở một mức tín hiệu cố định.
- t
1
– t
2
diode dẫn nên tụ C nạp điện đến điện áp V
c
= V
1m
và v
0
= 0.
- t
2
– t
3
v
i
giảm dần nên diode tắt, khi diode tắt do tụ C không phóng điện ngược qua diode được nên điện áp ra v
0
= v

i
– V
1m
và đỉnh
trên của tín hiệu ra tương ứng với mức không.
- t
3
– t
4
v
i
> V
c
= V
1m
nên diode lại dẫn, v
0
= 0, tụ C lại nạp đến mức V
c
= V
2m
.
- Sau t
4
v
i
giảm dần nên diode tắt, tín hiệu ra lại tiếp tục bị ghim ở mức không.

Mạch ghim tín hiệu đỉnh trên và đỉnh dưới theo mức ±E
MẠCH SO SÁNH

Mạch dùng so sánh các tín hiệu vào với nhau và đánh dấu những thời điểm chúng bằng nhau hay khác nhau.
Tuỳ thuộc điện áp ở hai ngõ vào không đảo (+) và ngõ vào đảo (-) so với nhau mà OP-AMP sẽ ở một
trong hai trạng thái sau :
- V
in+
> V
in-
thì V
0
=+V
cc
=+E gọi là trạng thái bão hoà dương.
- V
in+
< V
in-
thì V
0
=-V
cc
=-E gọi là trạng thái bão hoà âm.
+E
-E
Điện áp V
in
vào ngõ đảo, V
R
vào ngõ không đảo
Điện áp V
in

vào ngõ không đảo, V
R
vào ngõ đảo
Trong mạch v
+
= V
1
và

= V
2
+ V
1
> V
2
thì OP-AMP bão hòa dương và V
0
= +E.
+ V
1
< V
2
thì OP-AMP bão hòa âm và V
0
= -E.
Mạch so sánh điện áp.
v
-
Dòng vào ngõ đảo của khuếch đại thuật toán bằng:
i = i

1
+ i
2
Trong đó i
1
= V
1
/ R
1
và i
2
= V
2
/ R
2
Do v
+
= 0 nên: -nếu i > 0 thì v
-
> v
+
và v
0
= -E
-nếu i < 0 thì v
0
= +E
Mạch so sánh dòng