BÀI TÂP xung số lọc số

Câu 1: Trình bài tín hiệu xung và các tham số cơ bản của tín hiệu xung.
Trả lời
 Tín hiệu xung
- Tín hiệu xung là tín hiệu rời rạc theo thời gian. Có thể là dòng điện, điện áp, ánh
-

sáng,…
Hình dạng: xung vuông, xung tam giác, xung răng cưa, xung nhọn, xung hình
thang, … Có chu kì tuần hoàn theo thời gian với chu kì lặp lại là T.
Đặc điểm: thời gian tồn tại xung ngắn.

 Các tham số cơ bản của tín hiệu xung.

Vm: biên độ xung.
V: độ sụt đỉnh xung : là độ giảm biên độ ở phần đỉnh xung.
tr : độ rộng sườn trước.
tf : độ rộng sườn sau.
-

Độ rộng sườn trước, độ rộng sườn sau là thời gian biên độ tăng hay giảm trong
khoảng 0.1Vm đến 0.9 Vm.
t p: Độ rộng đỉnh xung. Là thời gian có biên độ từ 0.9V m đến Vm tương
ứng với đoạn đỉnh.
ton : thời gian xung thực tế.
ton = tp + tr + tf
toff : Là thời gian không có xung.

Câu 2: Trình bày các quá trình đặc trưng trọng mạch xung logic
Trả lời
Khi tín hiệu tác động lên các mạch điện tử xảy ra 2 quá trình cơ bản là: quá trình
dừng và quá trình quá độ.

Quá trình dừng là quá trình cân bằng về điện ở trong các phần tử trong mạch điện
tử.


Quá trình quá độ là quá trình mạch điện chuyển từ quá trình dừng này sang quá
trình khác.
Độ rộng xung có thời gian nhỏ xấp xỉ bằng thời gian quá độ của mạch điện tử mà
nó tác động, cho lên trong thời gian quá trình quá độ mạch sẽ làm méo tìn hiệu dạng
xung, làm thay đổi các tham số thời gian của nó như tx; ts(+); ts(-); tđ
Có hiện tượng này là do các phần tử ký sinh trong mạch điện có tính cảm và tình
dung gây lên. Chúng phụ thuộc vào độ rộng các xung tác động lên mạch và khoảng
cách giữa các xung này.
Tóm lại: Quá trình quá độ là quá trình chuyển đổi trạng thái của mạch xung.

-

Điều kiện để mạch xung làm việc bình thường:
tx >> tQTQĐ tức là độ rộng xung của mạch tác động mạch điện phải rất lớn hơn
thời gian Quá trình quá độ của mạch mà nó tác động lên.
T - t x >>t QTQĐ tức là khoảng trống của dãy xung (hay khoảng cách giữa hai
xung kế tiếp) phải rất lớn hơn thời gian quá trình quá độ của mạch điện mà nó tác
động lên.
Khi đảm bảo này thì việc xét xung (phân tích mạch xung) do tác động của
chuỗi xung tương tự như việc xét tác động của một xung đơn lên mạch.
Để phân tích tác động của tín hiệu xung lên mạch điện tử chúng ta sẽ sử dụng
các công cụ toán học như trong giáo trình Lý thuyết mạch.

Câu 3: Trình bày quá trình tác động xung lên khâu tuyến tính.
Trả lời
-

-

-

Đối với mạch tuyến tính ta sử dụng các phương pháp cơ bản sau:
Phương pháp kinh điển là sử dụng việc mô tả mạch bởi các phương trình vi
phân và tích phân với tác động đầu vào và phản ứng đầu ra. Giải phương trình này
để tìm các quan hệ giữa tín hiệu tác động ở đầu vào với tín hiệu là phản ứng đầu ra
của mạch.
Phương pháp toán tử là phương pháp sử dụng thuật toán Laplace để mô tả mạch
thông qua hàm ảnh. Sau khi tìm được hàm ảnh của phản ứng đầu ra ta sẽ tùm được
hàm gốc phụ thuộc vào thời gian của nó.
Phương pháp tích phân phổ tín hiệu là sử dụng chuỗi Fourier và tích phân
Fourier để phân tích mạch tìm phản ứng đầu ra của mạch là hàm của thời gian phụ
thuộc và phổ của tín hiệu vào.


-

Phương pháp xếp chồng sử dụng tích phân Duhamen, nguyên lý xếp chồng, tích
phân tín hiệu vào phức tạp thành các tín hiệu đơn giản để tìm phàn ứng đầu ra
tương ứng với chúng. Tín hiệu ra của mạch chính là xếp chồng các tín hiệu tìm
được.

Câu 4: Trình bày tín hiệu xung tác động lên khâu RC, LC.
Trả lời
 Khâu RC.

+

Uin

V

Ur

+

R

+
C

Xc =


V

; Điện áp đột biến
Xc = 0 với f = ∞.

τ=

R .C
Xét UC(t) = UC(0) + [ UC(∞) – UC(0) ] . (1 – e^)
t = 0. => UC(0) = 0.
t = ∞. => UC(∞) = E. => UC(t) = UC(0) + E. (1 – e^)
= E. (1 – e^) (V).
UR(t) = E. e^ (V).

U(V) = 0 khi t < 0 và U(V) = E khi ≥ 0.


Khâu RL

Uc


+

Uin

V

UR

+

R

+
L

V

UL

Phản ứng với đột biến điện áp : UIN = E.1(t).
• t < 0: UIN = 0V.
Suy ra UL = UR = 0V.

t = 0: UIN = E.
Suy ra: i = 0 ( dòng qua cuộn dây không đột biến).
UR = 0V.
UL = UIN – UR = E.
• t > 0: Dòng qua cuộn dây tăng dần: UL giảm UR tăng.
• t = : Mạch xác lập
UR = E.
UL = 0V.
 UR(t) = E. (1 – e^) (V), UL(t) = E. e^ (V).
•

τ=
Câu 5: Trình bày định nghĩa và mô hình của khóa điện tử.
Trả lời
•

Khóa điện tử là phần tử phi tuyến, làm việc ở chế độ xung, có hai trạng thái
cân bằng là đóng – mở.
- Trạng thái mở không có dòng đi qua (ngắt).
- Trạng thái đóng cho dòng đi qua.

25*. Xác định VO đối với mỗi mạch điện có điện áp vào như hình vẽ.


2

+

Si
+

Uin

1k

V

Uout

Ta có: U = UIN + E. Ta thấy diode phân cực thuận khi U < 0.
UIN < - E.
UOUT MIN = - E = - 2V.
Diode phân cực ngược khi U > 0.
• UIN > - E. UOUT = 0V.
•

b.
Si

2.2k
+

+

V

Uin

Uout

5

Ta thấy:
• Diode phân cực thuận khi UIN > E = 5V. UOUT = UIN.
• Diode phân cực ngược khi UIN < 5 V. UOUT = E .
Vậy ta có dạng điện áp ra như sau:

26*. Xác định VO đối với mỗi mạch điện có điện áp vào như hình vẽ.
a.


R 2.2k

Si
+

+

V

Uin

Uout

E 4

•

Khi diode phân cực thuận UD 0,7V (diode loại silic).

UIN E diode bắt đầu dẫn dòng qua. Khi đó điện áp UOUT lấy ra là điện áp đặt trên
E và diode.
UOUT = E + UD = E + 0,7.
• Diode phân cực ngược khi UD < 0,7V. diode không dẫn dòng đi qua.
•

Vậy : UOUT = UIN.
b.

E 4

+

R 2.2k

Uin

Si

+

V

Uout

Ta có U = UIN + E .
•
•
•

Diode phân cực thuận khi U > 0. UOUT là điện áp đặt lên diode
UOUT = 0,7 V.
Diode phân cực ngược khi U < 0. UOUT = U.
UOUT MIN = UIN MIN - E = -8 – 4 = -12V.

27. Vẽ iR và điện áp UOUT với mạch điện có điện áp vào như hình vẽ:


R 10k

Si

Si
+

+

V

Uin
E 5.3

Uout

E 7.3

UIN > 5,3V thì diode 2luôn khóa, diode1 dẫn. Lúc này điện áp ra lấy trên
diode 1 và E1 .UOUT = UD1 + E1 = 0,7 +5,3 = 6V.
• Khi -7.3V < UIN < 5,3V diode 1 khóa. Diode cũng khóa .
 UOUT = UIN

• Khi UIN < 7,3V thì diode 2 dẫn, diode 1 khóa. Lúc này điện áp ra được lấy trên
diode 2 : UOUT = UD2 + E2 = -7,3 – 0,7 = - 8V.
•

28. Vẽ VOUT tương ứng với các mạch điện có điện áp vào như hình vẽ.
a.

C 1m

+

+
Uin

Si

R 10k

V

Uout

Ở nửa chu kì đầu UIN > 0 diode phân cực thuận tụ C được nạp điện với giá
trị điện áp là : UC = UIN. UOUT trong 1 khoảng thời gian ngắn do có xung điện
áp tức thời nên UOUT UIN. Giá trị điện áp tức thời này bị giảm 1 cách nhanh
chóng về giá trị UD do điện áp ra được lấ trên diode. Vậy UOUT = 0,7V.
•
Ở nửa chu kì sau UIN < 0V diode phân cực ngược.
UOUT = UIN + UC = 2.UIN.
•

b.


C 1m

Si
+

+
Uout

V

Uin

R 10k
E 5

Ta bỏ qua nửa chu kì đầu khi UIN < 0. Diode khóa.
Ở nửa chu kìa tiếp theo khi điện áp UIN bắt đầu ân đi vào cho đến khi tới giá trị
UIN < -E. thì diode bắt đầu phân cực thuận cho dòng điện đi qua. Lúc đó tụ C sẽ
được nạp điện tới giá trị max là UC = UIN MIN + E = -20 +5 = -15V.
Ở nửa chu kì dương tiếp theo diode khóa. UOUT = UIN + UC
 UOUT MAX = UIN MAX + UC = 20 + 15 = 35V.

29. Vẽ VOUT tương ứng với các mạch điện có điện áp vào như hình vẽ.
a.

C 1m

+

+
Uin

Si

10k

V

Uout

Ta thấy ở nửa chu kì đầu điện áp vào UIN > 0. Diode khóa không cho dòng đi
qua.’
ở nửa chu kì sau khi điện áp bắt đầu âm đi thì diode bắt đầu dẫn. Điện áp ra được
lấy trên diode nên UOUT = UD = 0,7V.
Lúc này tụ điện C được nạp với giá trị UC = UIN – UD




UC MAX = UIN MIN - UD = 120-0,7 = 119,3V.

Ở nửa chu kì tiếp theo khi điện áp bắt đầu dương lên UIN > 0. Diode khóa.
 UOUT = UIN + UC .

Ta có UOUT MAX = UIN MAX + UC MAX = 120 + 119,3 = 239,3V.
30. Cho mạch điện như hình vẽ:

a . Tính 5τ.
b.

So sánh 5τ với nửa chu kì của tín hiệu đặt vào.

c. Vẽ UOUT.

C 100n

Si
+

+
56k

Uin

V

Uout

E 2

Giải
Ta có :

τ = R . C = 56.103.0,1.10-6 = 5,6.10-3 5τ = 5.5,6.10-3 = 2,8.10-2 .

Ta có f = 1kHz. T = = 10-3 (s).
Ta thấy: 5 > .

Câu 8 Trình bày nguyên tắc làm việc của mạch dao động đa hài ghép B – C làm
việc ở chế độ tự dao động như hình vẽ. Và tính chọn cách tham số khi tần số được
tạo ra là 100kHz với biện độ 6V.


+

R1

R2
C1

Uout 1

R3

R4
C2

T1

-

-Vcc

Uout 2

T2

T1 với T2 được phân cực bằng dòng cố định.

C1, C2 có chức năng ghép nối tầng giữa T1 với T2 và ngăn dòng một chiều.
R1, R2, R3, R4 có chức năng phân cực cho Transistor, R 1 và R4 còn là tải của T1
và T2.

Ở một thời điểm có 1 transistor mở 1 transistor đóng.
Trạng thái 1:
T1 mở T2 đóng.
UOUT 1 = - VCC
UOUT 2 = 0V.
C1 được nạp. Dòng điện xuất phát từ
GND JT2 C1 R1 -VCC GND.
Tụ C2 xả điện : C2 R3 GND T2 C2.
Trạng thái 2:
T1 đóng, T2 mở.
UOUT 1 = 0V.
UOUT 2 = - VCC
C2 được nạp. Dòng điện xuất phát từ
GND JT1 C2 R4 -VCC GND.
Tụ C1 xả điện. C1 R2 GND T1 C1.

-

 Tính toán:
Chọn nguồn : EC = -(1,1 1,2).Um = -(1,1 1,2).6 = - 6,2V -7,2V.

Chọn EC = -7V.
-

Chọn transistor có UC 2.EC = 2.(- 7V) = -14V.

-

Vậy nên chọn transistor có UC > -14V.
tS (+) = = = 3,3.10-4(s).
f = 100kHz T = = 10-5s.
tX = = = 5.10-8s.
MIN =
Chọn RC

R.C = = 70..
-

Chọn RB : RB = 100k
Chọn C1, C2. Ta có tx1 = tx2 = = 5s.

tx1 = 0,7 C1. RB2
C1 = C2 = = 7.10-11 (F).
Chọn C1 = C2 = 0,07nF.

Bài 9: Trình bày nguyên tắc làm việc của mạch dao động đa hài ghép B – C làm
việc ở chế độ tự dao động như hình vẽ. Và tính chọn cách tham số khi tần số được
tạo ra là 100kHz với biện độ 6V.
+ Vcc

R2

R1
C1

Uout 1

T1

-

R4

R3
C2

Uout 2

T2

T1 với T2 được phân cực bằng dòng cố định.
C1, C2 có chức năng ghép nối tầng giữa T1 với T2 và ngăn dòng một chiều.
R1, R2, R3, R4 có chức năng phân cực cho Transistor, R 1 và R4 còn là tải của T1
và T2.
Ở một thời điểm có 1 transistor mở 1 transistor đóng.
Trạng thái 1:
T1 mở T2 đóng.


UOUT 1 = VCC
UOUT 2 = 0V.
C1 được nạp. Dòng điện xuất phát từ
VCC R1 C1 JT2 GND VCC.
Tụ C2 xả điện : C2 T2 VCC R3 C2.
-

Trạng thái 2:
T1 đóng, T2 mở.
UOUT 1 = 0V.
UOUT 2 = VCC

C2 được nạp. Dòng điện xuất phát từ
VCC R4 C2 JT1 GND VCC.
Tụ C1 xả điện. C1 T1 VCC R2 C1.
 Tính toán:
-

Chọn nguồn : EC = (1,1 1,2).Um = (1,1 1,2).6 = - 6,2V -7,2V.
Chọn EC = 7V.

-

Chọn transistor có UC 2.EC = 2.7 V = 14V.
Vậy nên chọn transistor có UC > 14V.
tS (+) = = = 3,3.10-4(s).
f = 100kHz T = = 10-5s.
tX = = = 5.10-8s.
MIN =
- Chọn RC
R.C = = 70..
-

Chọn RB : RB = 100k
Chọn C1, C2. Ta có tx1 = tx2 = = 5s.

tx1 = 0,7 C1. RB2
C1 = C2 = = 7.10-11 (F).
Chọn C1 = C2 = 0,07nF.
Câu 10: Trình bày nguyên tắc làm việc của mạch dao động đa hài ghép B – C làm
việc ở chế độ đợi như hình vẽ tính và chọn các tham số xung.


+ - Vcc

Rp

R3

R2

R1

R4

C1
Uin

Cp

Uout
C2

D
T1

T2

Rb

Eb

 Nguyên lý làm việc

Nguồn phân cực cho T1: EB , -EC.
T1 được phân cực bằng cầu chia áp, T2 phân cực bằng dòng cố định
T1 khóa, T2 dẫn UOUT = 0V.
UB1 = > 0V.
UB2 = - UJ2.
T1 khóa C1 nạp điện , T2 dẫn UOUT = 0V.
Muốn U OUT < 0V kích xung UIN > 0V vào. Lúc này diode sẽ dẫn xung, xung đi
qua C1 tác động lên cực Base của transistor T2, UB2 > 0V làm cho T2 chuyển trạng thái
sang khóa .
UOUT = -VCC
Đột biến xung của UIN lúc này tác động quá C2 đến cực Base của transistor T1
UB1 < 0V.
T1 dẫn C1 phóng điện làm cho UB2 nhỏ dần (< 0), làm cho T2 lại dẫn
UOUT = 0V.


Câu 11. Cho mạch tạo xung điện áp răng cưa đơn giản như hình vẽ
+

R1

- Vcc

R2
Uout

C1
C2

+

T
Uin

a. Trình bày nguyên tắc làm việc của mạch.
b. Tính chọn các tham số của mạch biết xung ra cso biên độ là 5V với tần số 100kHZ

và độ trống xung bằng 40%.
Bài làm
 Nguyên lý làm việc của mạch:

Ban đầu khi UIN = 0V, transistor T mở bão hòa nhờ được bởi phân điện áp từ trở
R1. Khi đó điện áp đầu ra U OUT = 0V.
Khi có xung vuông tác động vào với điện áp dương qua mạch R 1 C1 tạo thành mạch
vi phân dương tới cực bazo của transistor làm transistor khóa, tụ C 2 được nạp điện. Tụ
C được nạp điện từ nguồn -VCC qua R làm cho điện áp giữa 2 bản tụ tăng dần.
Khi hết xung điều khiển tức xung vi phân âm hoặc không có xung làm cho
transistor dẫn . Tụ C phóng điện nhanh qua Colector và Emitor của transistor T
UOUT = UC 0V.

 Tính toán:

Ta có

f =100kHz
T = = = 10.

Vì độ trống xung là 40% : Suy ra TON = 0.6.T = 6.


Mà TON

2

Chọn 2 = 6. Chọn R2 = 1k.
Mà 2 = R2. C2 C2 = = 6 nF.

Để tín hiệu truyền vào không bị méo
tx

tx =

= 0,6s.

Để truyền được xung có độ rộng tx
tX = R1. C1 Chọn R1= 10k ( R1 = 10.R2 ).
C1 = = = 0,06 nF.
Bài 12. Phân tích và tính các tham số xung của mạch Trigo Smith theo các giá trị của
linh kiện mạch.
+

Rc2

C

Rc1

T1
Uin

Re

Uout

T2

R

Rb1

- Ec 5

Rb2

 Phân tích nguyên lý làm việc
• Khi UIN = 0V . T1 khóa, T2 dẫn bão hòa

UOUT = UR3(1) = x R3 = 1.
• Khi UIN < UR3(1) + UJ1 T1dẫn bão hòa và T2 khóa
UR3(2) = x R3 = 2.
• UIN UR3(2) + UJ2 thì T1 lại khóa.
•

 Số IC trong một nhóm =
 Số IC cần sử dụng =
 Số nhóm IC cần sử dụng =
 Số bit địa chỉ = Log2()


 Số bit địa chỉ moduln nhớ cơ sở = Log2 ()