Giáo trình thực hành kỹ thuật xung số

Mục lục
1. Giới thiệu chung về bộ thực tập kỹ thuật xung số...
2. Giới thiệu về các thiết bị thực tập kỹ thuật xung số.............................................
2.1. Bộ nguồn vô cấp.............................................................................................
2.2. Máy hiện sóng................................................................................................
Bài 1: Khảo sát dạng xung....................................................................................
1. Khảo sát dạng xung.............................................................................................
1.1. Các dạng xung nhiễu......................................................................................
1.2. Các dạng xung cơ bản.....................................................................................
1.3. Đo, đọc các thông số kỹ thuật của xung.........................................................
2. Khảo sát tác dụng của các phần tử R, L, C đối với các xung cơ bản...................
2.1. Tác dụng của mạch RC đối với các xung cơ bản............................................
2.1.1. Mạch tích phân..
2.1.2. Mạch vi phân.............................................................................................
2.1.3. Thực hành ..
2.2. Tác dụng của mạch RL đối với các xung cơ bản
2.2.1 Mạch tích phân RL.
2.2.2 Mạch vi phân RL
2.3. Tác dụng của mạch R L C đối với các xung cơ bản.
Bài 2: Dao động tạo
xung ..
1. Mạch dùng transistor...........................................................................................
1.1. Dao động đa hài không ổn..............................................................................
1.2. Đa hài đơn ổn..................................................................................................
1.3. Đa hài lỡng ổn..............................................................................................
1.4. Thực hành lắp ráp mạch dao động đa hài không ổn.......................................
1.4.1. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................
1.4.2. Quy trình lắp ráp........................................................................................
2. Mạch dùng vi mạch 555......................................................................................
2.1. Dao động đa hài không ổn..............................................................................

2.2. Đa hài đơn ổn..................................................................................................
2.3. Thực hành lắp ráp mạch đa hài không ổn.......................................................
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................
2.3.2. Quy trình lắp ráp........................................................................................
3. Mạch dùng cổng logic.........................................................................................
3.1. Dao động đa hài không ổn..............................................................................
3.2. Đa hài đơn ổn..................................................................................................
3.3. Đa hài lỡng ổn..............................................................................................
3.4. Thực hành lắp ráp mạch dao động đa hài đơn ổn...........................................
3.4.1. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................
3.4.2. Quy trình lắp ráp........................................................................................
4. Mạch schmittriger................................................................................................
4.1. Mạch dùng transistor......................................................................................
4.2. Mạch dùng cổng logic
4.3. Thực hành lắp ráp mạch schmittriger dùng cổng logic..
4.3.1. Sơ đồ nguyên lý .
4.3.2. Quy trình lắp ráp........................................................................................
Bài 3: Các cổng logic cơ
bản .
1. Giới thiệu chung..................................................................................................
2. Các cổng logic dùng linh kiện rời........................................................................
2.1. Cổng AND ..
2.2. Cổng OR .
2.3. Cổng NOT ..
2.4. Cổng NAND ...
2.5. Cổng NOR ..
3. Các cổng logic dùng IC.......................................................................................
3.1. Các cổng logic cơ bản....................................................................................
3.2. Phân biệt TTL và CMOS.................................................................................

3.2.1. Cấu trúc và thông số cơ bản của TTL.......................................................


3.2.2. Các trúc và thông số cơ bản của CMOS...................................................
3.3. Cách tra cứu chân IC.......................................................................................
3.4. Thực hành lắp ráp mạch..................................................................................
3.4.1. Lắp ráp các cổng logic cơ bản dùng linh kiện rời......................................
3.4.2. Khảo sát các IC cổng logic........................................................................
3.4.3. Lắp ráp các mạch số sử dụng IC số...........................................................
Bài 4: Mạch đếm....................................................................................................
1. Mạch đếm không đồng bộ...................................................................................
1.1. Mạch đếm lên không đồng bộ........................................................................
1.2. Mạch đếm xuống không đồng bộ...................................................................
1.3. Mạch đếm lên, đếm xuống không đồng bộ....................................................
1.4. Mạch đếm chia n tần số..................................................................................
1.5. Thực hành lắp ráp mạch đếm không đồng bộ.................................................
1.5.1. Lắp ráp mạch đếm lên không đồng bộ......................................................
1.5.2. Lắp ráp mạch đếm xuống không đồng bộ.................................................
1.5.3. Khảo sát IC 7473...
1.5.4. Quy trình lắp ráp
2. Mạch đếm đồng bộ..............................................................................................
2.1. Mạch đếm lên đồng bộ modul 16...................................................................
2.2. Mạch đếm xuống đồng bộ modul 16..............................................................
3. Mạch đếm vòng ...
3.1. Mạch đếm vòng..
3.2. Mạch đếm vòng xoắn Jonhson.......................................................................
3.3. Thực hành lắp ráp mạch đếm vòng xoắn Jonhson sử dụng IC4017................
3.3.1. Giới thiệu IC..
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điện
3.3.3. . Quy trình lắp ráp..

4. Mạch đếm với số đếm đặt trớc...


4.1. Mạch đếm với số đếm đặt trớc dùng FF JK...
4.2. Thực hành lắp ráp mạch đếm với số đếm đặt trớc sử dụng IC đếm 4029.....
4.2.1. Giới thiệu IC..............................................................................................
4.2.2. Sơ đồ nguyên lý.........................................................................................
4.2.3. . Quy trình lắp ráp..
5. Giới thiệu một số mạch đếm sử dụng IC đếm Mod M........................................
5.1. IC đếm Mod 16 (4520)...................................................................................
5.1.1 Sơ đồ chân...................................................................................................
5.1.2. Bảng trạng thái...........................................................................................
5.1.3. Một số mạch đếm sử dụng IC 4520...........................................................
5.2. IC đếm 74LS90...............................................................................................
5.2.1. Sơ đồ chân..................................................................................................
5.2.2. Bảng trạng thái...........................................................................................
5.2.3. Một số mạch đếm sử dụng IC đếm 74LS90...............................................
Bài 5: Mã hoá và giải mã......................................................................................

1. Mạch mã hoá...
1.1. Mạch mã hóa từ 4 sang 2
1.2. Mạch mã hóa từ 8 sang 3 ...............................................................................
1.3. Thực hành lắp ráp mạch mã hoá.....................................................................
1.3.1. Mạch mã hoá 4 sang 2...
1.3.2. Mạch mã hoá 8 sang 3...
1.3.3. Quy trình lắp ráp .......................................................................................
2. Mạch giải mã ...
2.1.. Mạch giả mã 2 sang 4....................................................................................
2.2. Mạch giải mã 3 sang 8....................................................................................
2.3. Mạch giải mã BCD sang Led 7 đoạn..

2.4. Thực hành.......................................................................................................
2.4.1. Lắp ráp mạch giải mã 2 sang 4 dùng IC74139..........................................


2.4.2. Lắp ráp mạch giải mã 3 sang 8 dùng IC74139..
2.4.3. Lắp ráp mạch giải mã nhị phân ra led 7 đoạn dùng IC 74LS47 hoặc IC
74LS247...................................................................................................................
2.4.4. Quy trình lắp ráp .......................................................................................
3. Mạch tách kênh....................................................................................................
3.1. Mạch tách kênh 1 sang 2...............................................................................
3.2. Mạch tách kênh 1 sang 4...............................................................................
3.3. Thực hành lắp ráp mạch tách kênh.................................................................
3.3.1. Lắp ráp mạch tách kênh 1 sang 2..............................................................
3.3.2. Lắp ráp mạch tách kênh 1 sang 4..............................................................
3.3.3. Quy trình lắp ráp........................................................................................
4. Mạch ghép kênh ...
4.1. Mạch ghép 2 kênh sang 1...............................................................................
4.2. Mạch ghép 4 kênh sang 1...............................................................................
4.3. Thực hành lắp ráp mạch ghép kênh................................................................
4.3.1. Lắp ráp mạch ghép kênh 2 sang 1.............................................................
4.3.2. Lắp ráp mạch ghép kênh 4 sang 1.
4.3.3. Quy trình lắp ráp........................................................................................
5. Mạch chuyển đổi số sang tơng tự DAC (Digital Analog
Controller)..........
5.1. Bộ biến đổi số tơng tự (DAC) kiểu mạng điện trở.....................................
5.2. Bộ biến đổi số - tơng tự kiểu bậc thang(Ladder)..........................................
5.3. Thực hành lắp ráp mạch chuyển đổi số tơng tự DAC................................
5.3.1. Lắp ráp mạch chuyển đổi số tơng tự 4 bit kiểu bậc thang....................
5.3.2. Lắp ráp mạch chuyển đổi số tơng tự 8 bít sử dụng IC DAC0808.........
5.3.3. Quy trình lắp ráp........................................................................................

6. Mạch chuyển đổi tơng tự số ADC(Analog Digital
Controller).................


6.1. Tổng quan về chuyển đổi tơng tự số ADC.................................................
6.2. Mạch ADC dùng điện áp tham chiếu nấc thang.............................................
6.3. Mạch ADC chuyển đổi song song (FLASH ADC).
6.4. Thực hành lắp ráp mạch chuyển đổi ADC dùng IC 0809...
6.4.1. Giụựi thieọu ADC 0809................................................................................
6.4.2. Maùch taùo xung clock cho ADC 0809...
6.4.3. Sơ đồ nguyên lý .
6.4.4. Quy trình lắp ráp


Bài mở đầu: Giới thiệu chung
1. Giới thiệu chung về bộ thực tập kỹ thuật xung số
Trên bộ thực tập có 6 modul chính
- Modul 1: Dao động đa hài
Bao gồm các mạch đa hài sử dụng transistor, IC 555 và dao động dùng
IC741
- Modul 2: Khảo sát các IC cổng logic họ TTL
Bao gồm tất cả các IC cổng logic họ TTL theo chơng trình đã học
- Modul 3: Khảo sát IC cổng logic họ CMOS
Bao gồm tất cả các IC cổng logic họ CMOS theo chơng trình đã học
- Modul 4: Giải mã - mã hóa
+ Mã hóa 10 sang 4
+ Giải mã 4 sang 10
+ Giải mã BCD sang led 7 đoạn
- Modul 5: Dồn kênh phân kênh
- Modul 6: Modul đếm

2. Giới thiệu về các thiết bị thực tập kỹ thuật xung số
2.1. Bộ nguồn vô cấp
- Hình dạng thực tế


- Quy tr×nh sö dông
+ Bước 1: Kiểm tra nguội bộ nguồn (kiểm tra t×nh tr¹ng m¸y)
+ Bước 2: Điều chỉnh c¸c nóm ở vị trÝ 0V: Current ,Voltage (cả 2 kªnh),
power (off) , tracking (nhả)
+ Bước 3: Nối d©y nguồn và bật Power về vị trÝ ON
+ Bước 4: Chọn kªnh cấp nguồn và điều chỉnh nguồn DC cần cấp
+ Bước 5: Cấp nguồn cho mạch điện: dấu – (©m), dấu + (dương) của
nguồn DC
+ Bước 6: Khảo s¸t mạch điện
2.2. M¸y hiÖn sãng
M¸y hiện sãng (Oscilloscope) là một dụng cụ đo trực quan trợ lực hữu
Ých cho anh em sửa chữa nghiªn cứu điện tử, điện thoại, m¸y hiện sãng cã khả
năng hiển thị c¸c dạng tÝn hiệu, xung lªn màn h×nh một c¸ch trực quan mà đồng
hồ kh«ng thể hiển thị được, hơn nữa cã những khu vực tÝn hiệu chỉ thể hiện dưới
dạng xung, đồng hồ đo volt kh«ng thể ph¸t hiện được ở đã cã tồn tại hay kh«ng
mà chỉ cã m¸y hiện sãng mới thể hiện được, thực tế cã rất nhiều loại m¸y hiện
sãng.
- M¸y hiện sãng dïng đÌn h×nh (CRT: Cathode Ray Tube) loại này đÌn
h×nh dïng sợi đốt cã điện ¸p đốt tim khoảng 6V, loại này cã cấu tróc kềnh càng,
thường là c¸c đời m¸y cò, tần số đo từ vài trăm KHz đến vài trăm MHz.
- M¸y hiện sãng dïng tinh thể lỏng (LCD: Liquid Crystal Display), m¸y
cã cấu tróc gọn nhẹ, hiện đại, cã khả năng giao tiếp m¸y tÝnh và in ra dạng sãng,


tần số đo khoảng vài chục MHz đến vài trăm MHz. Hiện nay phổ biến loại

LCD, tuy nhiªn gi¸ thành của m¸y còng kh¸ cao.
- C«ng dông cña c¸c nót chØnh trªn mÆt m¸y
1. POWER: Tắt mở nguồn cung cấp cho Oscillocope (P.ON/P.OFF).
2. INTENSITY: Điều chỉnh độ s¸ng tia quÐt.
3. TRACE ROTATION: Chỉnh vệt s¸ng về vị trÝ nằm ngang (khi vệt s¸ng
bị nghiªng).
4. FOCUS: Điều chỉnh độ nÐt của tia s¸ng .
5. COMP. TEST (Component Test): Dïng để kiểm tra linh kiện (tụ, điện
trở…)
6. COMP TEST JACK: Dïng để nối mass khi thử.
7. GND: Mass của m¸y nối với sườn m¸y, linh kiện.
8. CAL (2VPP): Cung cấp dạng sãng vu«ng chuẩn 2Vpp, tần số 1KHz
dïng để kiểm tra độ chÝnh x¸c về biªn độ cũng như tần số của m¸y hiện sãng
trước khi sử dụng, ngoài ra cßn dïng để kiểm tra lại sự mÐo do đầu que đo
(probe) g©y ra. Tïy theo loại m¸y mà tần số và biªn độ sãng vu«ng chuẩn đưa
ra cã thể kh¸c nhau.
9. BEAM FIND: Ấn nót này, vệt s¸ng sẽ xuất hiện ở t©m màn h×nh
kh«ng bị ảnh hưởng của c¸c nóm kh¸c, mục đÝch dïng để định vị tia s¸ng.
Ở đ©y, t«i chØ hướng dẫn sử dụng loại m¸y hiện sãng hai tia.
*§iÒu chØnh kªnh A
10. POSITION: Dïng để điều chỉnh vị trÝ tia s¸ng của kªnh A theo chiều
dọc.
25PF (jack): Jack này dïng để cấp tÝn hiÖu cho channel (A). Nã cũng là
ngâ vào hàng ngang trong chế độ hoạt động X-Y.Ω11. 1M
12. VOLTS/DIV = Volt/divider = điện ¸p/1 « chia.
Chỉnh từng nấc để thay đổi độ cao của tÝn hiệu vào thÝch hợp cho việc
đọc gi¸ trị volt đỉnh – đỉnh (Vpp Peak to Peak Voltage) trªn màn h×nh. Gi¸ trị
đọc trªm một thang đo là Vpp/« chia.
ThÝ dụ: Volt/div = 2V độ cao 1 « tương đương với 2Vpp của tÝn hiệu.

13. VAR PULL X5 MAG: (đồng trục với Volt/div) chỉnh liªn tục để thay
đổi độ cao của dạng tÝn hiệu trong giới hạn 1/3 trị số đặt bởi nóm Volt/div. Khi
vặn tối đa theo chiều kim đồng hồ. Độ cao dạng sãng sẽ đạt trị số được đặt bởi
Volt/div.
NÕu kÐo nóm VAR th× chiều cao dạng tÝn hiệu sẽ lớn gấp 5 lần gi¸ trị
đọc, lóc này trị số thực là trị số hiển thị chia 5.
14. AC-DC-GND: Chọn chế độ quan s¸t tÝn hiệu.
+ AC: Quan s¸t dạng sãng mà kh«ng cần quan t©m thành phần DC.
+ DC: Dïng để đo mức DC của tÝn hiệu. Bật về vị trÝ này, dạng sãng
kh«ng xuất hiện, chỉ xuất hiện đường s¸ng nằm ngang của thành phần DC.
+ GND: Ngâ vào tÝn hiệu nối mass kh«ng hiển thị được dạng tÝn hiệu
trªn màn h×nh.
* §iÒu chØnh kªnh B
Đối với c¸c nóm sau, c¸ch điều chỉnh tương tự kªnh A:
15. POSITION
16. 1MHz 25PF
17. Volt/ Div
18. VAR Pull x5 mag
19. AC-GND-DC
* C¸c nóm ®iÒu chØnh chung cho c¶ 2 kªnh
20. VERT MODE: Khãa điện này có 4 vị trÝ
+ CHA: Chỉ hiển thị kªnh A.
+ CHB: Chỉ hiển thị kênh B.
+ DUAL: Hiển thị cho cả A và B.
+ ADD: Cộng hai dạng sãng kªnh A và kªnh B lại với nhau (về biªn
độ) để cho ra dạng sãng tổng.
21. TRIGGER LEVEL: Cho phÐp hiển thị một « chia tÝn hiệu đồng bộ
với điểm bắt đầu của dạng sãng (chỉnh sai, h×nh bị tr«i ngang).
22. COUPLING: Đặt chế độ kÝch khởi trong c¸c trường hợp sau:

+ Auto: Mạch quÐt ngang tự động quÐt, chế độ này chỉ cho (phÐp)


kÝch khởi c¸c tÝn hiệu lớn hơn 100Hz. Đối với c¸c tÝn hiệu nhỏ hơn 100Hz. Đối
hiệu nhỏ hơn 100MHz h·y đặt ở chế độ normal.

với c¸c tÝn

+ Normal: Chế độ kÝch khởi b×nh thường. Ở chế độ này khi mất tÝn
hiệu kÝch khởi mạch quÐt ngang ngưng hoạt động tức mất vệt s¸ng trªn màn
h×nh.
+ TV-V: Loại bỏ thành phần DC và xung đồng bộ tần số cao của tÝn
hiệu hỗn hợp h×nh ảnh. Tần số kÝch khởi nhỏ hơn 1KHz.
+ TV-H: Loại bỏ thành phần DC và xung đồng bộ tần số thấp của tÝn
hiệu hỗn hợp h×nh ảnh. Dải tần hoạt động từ: 1KHz
23. SOURCE: Chọn nguồn tÝn hiệu kÝch khởi, nếu chọn sai, h×nh sẽ bị
tr«i.
+ CHA: TÝn hiệu kªnh A.
+ CHB: TÝn hiệu kªnh B.
+ LINE: Tần số điện nhà AC.
+ EXT: TÝn hiệu được cung cấp từ Jack EXT TRIGGER.
+ EXT EXTENAL: Bªn ngoài.
24. HOLD OFF
Sử dụng nót điều chỉnh này trong trường hợp dạng sãng được tạo
thành từ c¸c tÝn hiệu lặp đi lặp lại và nóm TRIGGER LEVEL kh«ng đủ để đạt
được dạng sãng ổn định.
25. PULL CHOP: Ở chế độ này hai kªnh A, B được hiển thị lu©n phiªn
xuất hiện với tần số kh¸ cao làm cho ta cảm thấy dạng sãng là liªn tục, chế độ
nµy thÝch hợp với việc quan s¸t hai tÝn hiệu cã tần số kh¸ cao (> 1ms/div).
26. EXT TRIGGER: Jack nối với nguồn tÝn hiệu bªn ngoài dïng để tạo

kÝch khởi cho mạch quÐt ngang. Để sử dụng ngâ này bạn phải đặt nót SOURCE
về vị trÝ EXT.
27. POSITION: Chỉnh vị trÝ ngang của tia s¸ng trªn màn h×nh, nã cũng
chỉnh vị trÝ X (ngang) trong chế độ X-Y.
PULL X10 MAG: Khi kÐo ra bề ngang của tia s¸ng được nới rộng gấp 10 lần.
28. TIME/DIV = Time/divider = thời gian quÐt / « chia.


nh thi gian quét tia sáng trên mt ô chia. Khi o tín hiu có tn s cng
cao phi t giá tr Time/div v giá tr cng nh.
Khi t giá tr Time/div v v trí cng nh b rng ca tín hiu cng rng ra do
ó nu t Time/div v v trí cng nh (vt qua giá tr cho phép) thì tín hiu
hin th trên mn hình s bin thnh ln sáng nm ngang (và vt qua b rng
mn hình).
29. VAR : Chnh b rng ca tín hiu hin th trên mn hình.

Bài 1: Khảo sát dạng xung
1. Khảo sát dạng xung
1.1. Các dạng xung nhiễu
- Xung nhiễu là các xung có thời gian tồn tại rất ngắn và biên độ rất lớn. Các
xung này không có lợi cho các mạch điện tử số
Dạng xung nhiễu nh sau

Hình 1.1: Xung nhiễu
1.2. Các dạng xung cơ bản
Trong thực tế ta thờng gắp rất nhiều loại xung nhng ta thờng hay gặp cac
xung sau
+ Xung vuông
+ Xung hình thang
+ Xung răng ca

+ Xung tam giác

Um


Hình 1.2: Các dạng xung cơ bản
1.3. Đo, đọc các thông số kỹ thuật của xung
- Chu kỳ xung

Hình 1.3: Chu kỳ của chuỗi xung vuông

T=

1
(s)
f

- Tần số xung
Từ chu kỳ của xung ta có f =

1
T

- Hệ số công tác

Hình 1.4: Hệ số công tác q
Công thức tính hệ số công tác là q =
- Độ rộng xung

tp

T


Hình 1.5: Độ rộng xung
Trong đó
A: biên độ cực đại
tr: thời gian lên(thời gian xung tăng từ 10% đến 90% biên độ A)
tf: thời gian xuống(thời gian xung giảm từ 90% đến 10% biên độ A)
Độ rộng xung tP tính từ giá trị 0,1 biên độ đỉnh cực đại, nghĩa là 0,1A
Ngày nay trong các hệ thống số ngời ta thờng định nghĩa tP vời giá trị từ 0,5A

Hình 1.6: Độ rộng xung trong các hệ thống số
2. Khảo sát tác dụng của các phần tử R, L, C đối với các xung cơ bản
2.1. Tác dụng của mạch RC đối với các xung cơ bản
2.1.1. Mạch tích phân .
Theo định nghĩa , mạch tích phân là mạch mà điện áp ra Vo(t) tỉ lệ với tích phân
theo thời gian của điện áp đầu vào Vi(t).
Ta có : Vo(t) = k Vi (t )dt

( k là hệ số tỉ lệ )


R

Vi

Vo

C

Hình 1.7: Mạch tích phân
Đây chính là mạch lọc thấp qua dùng RC . Tần số cắt của mạch lọc : fc =
1
2 RC

Ta có : Vi(t) = VR(t) + Vc(t).
Xét điện áp đầu vào Vi có tần số fi rất cao so với tần số cắt fc . Lúc này
1

dung kháng Xc sẽ rất nhỏ ( do Xc = 2fiC )
Ta có : fi >> fc R >> Xc suy ra VR (t) >> Vc(t) ( vì dòng i(t) qua
R và C nh nhau )
Do đó Vi(t) = VR(t) = i(t). R
Đối với tụ C , điện áp trên tụ đợc tính theo công thức : Vc(t) =

1
i (t )dt
C

Điện áp trên tụ C cũng chính là điện áp đầu ra nên : Vo(t) = Vc(t) =

1
C

i(t )dt
Trong đó : i(t) =

Vi (t )
R

Suy ra : Vo(t) =

1
C



Vi (t )
1
Vi (t )dt
dt =
R
RC

Nh vậy : Điện áp ra Vo(t) là tích phân của điện áp đầu vào Vi(t) với hệ số tỉ lệ
k là : k =

1
khi tần số fi rất lớn so với fc .
RC

Điều kiện của mạch là :

fi >> fc =

1
2RC

Trong đó : = RC là hằng số thời gian , Ti là chu kỳ
Trờng hợp điện áp vào Vi là tín hiệu hình sin

Vi(t) = Vm sin t
Vo(t) =

1
Vm
Vm sin tdt = cos t

RC
RC

Vo(t) =

Vm

sin ( t - )
RC
2

1

Ti

hay RC >> 2fi hay >>
2


Nh vậy, nếu thoả mãn điều kiện của mạch tích phân nh trên thì điện áp ra
bị trễ pha 90 độ và biên độ bị giảm xuống với hệ số tỉ lệ

1

RC

Trờng hợp điện áp vào là tín hiệu xung vuông
Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông đối xứng có chu kỳ Ti thì có thể
xét tỉ lệ hằng số thời gian so với Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tợng nạp xả của tụ điện C .
Vi
Dạng sóng ngõ vào
Vo
Dạng sóng ngõ ra khi
<< Ti

Dạng sóng ngõ ra khi
= Ti/5

Dạng sóng ngõ ra khi
>> Ti

Hình 1.8 : Dạng sóng ra theo hiện tợng nạp xả của tụ điện
* Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian = RC rất nhỏ so với Ti , tụ C
nạp và xả rất nhanh nên điện áp ngõ ra Vo có dạng giống nh điện áp đầu vào
(Hình 1b)
* Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian = RC = Ti/5 , tụ C nạp theo
hàm mũ Vo = Vp (1- e

t /

) và xả theo hàm mũ Vo = Vp

e

t /

, biên độ đỉnh của

điện áp ra thấp hơn Vp (Hình 1c )
* Nếu mạch tích phân có hằng số thời gian = RC rất lớn so với Ti , tụ C
nạp xả rất chậm nên điện áp ngõ ra Vo có biên độ rất thấp nhng đờng tăng giảm
điện áp gần nh đờng thẳng (Hình 1d)
Nh vậy : Mạch tích phân nếu chọn trị số RC thích hợp thì có thể sửa dạng
xung ngõ vào thành dạng sóng răng ca hay tam giác ở ngõ ra . Nếu xung vuông
đối xứng thì xung tam giác là tam giác cân .


2.1.2. Mạch vi phân
Theo định nghĩa mạch vi phân là mạch có điện áp ngõ ra Vo (t) tỉ lệ với
đạo hàm theo thời gian của điện áp ngõ vào Vi(t).
Ta có : Vo(t) = k

d
Vi(t)
dt

( k là hệ số tỉ lệ )

Trong kỹ thuật xung , mạch vi phân có tác dụng thu hẹp độ rộng xung , tạo ra
các xung nhọn để kích các linh kiện điều khiển hay linh kiện công suất khác nh
SCR , triac..
C

Vi

R

Vo

Hình 1.9: Mạch vi phân
Đây chính là mạch lọc cao qua dùng RC . Tần số cắt của mạch lọc fc =
1
2RC

Ta có : Vi(t) = VR(t) + Vc(t).
Xét điện áp đầu vào Vi có tần số fi rất thấp so với tần số cắt fc . Lúc này
1

dung kháng Xc sẽ rất lớn ( do Xc = 2fiC )
Ta có : fi << fc R << Xc suy ra VR (t) << Vc(t) ( vì dòng i(t) qua
R và C nh nhau )
Do đó Vi(t) = Vc (t)
Đối với tụ C , điện áp trên tụ đợc tính theo công thức : Vc(t) =
( Với q(t) là điện tích nạp vào tụ )
Ta có

dVi (t )
dVc(t )
1 dq (t )
1
=
=
= i(t)
dt

dt
C dt
C

Suy ra :

i(t) = C

dVi (t )
dt

Điện áp trên R cũng chính là điện áp đầu ra nên :

1
q(t)
C


Vo(t) = VR(t) = i(t).R = RC

dVi(t )
dt

Nh vậy : Điện áp ra Vo(t) là vi phân theo thời gian của điện áp đầu vào
Vi(t) với hệ số tỉ lệ k là : k = RC khi tần số fi rất thấp so với fc .
Điều kiện của mạch là :

fi << fc =

1

2RC

1

Ti

hay RC << 2fi hay <<
2

Trong đó : = RC là hằng số thời gian , Ti là chu kỳ
Trờng hợp điện áp vào Vi là tín hiệu hình sin
Vi(t) = Vm sin t
Vo(t) = RC

d (Vm sin t )
= RCVm cos t
dt

Suy ra điện áp ra :

Vo(t) = RCVm sin ( t + )
2

Nh vậy , nếu thoả mãn điều kiện của mạch vi phân nh trên thì điện áp ra bị
sớm pha 90 độ và biên độ nhân với hệ số tỉ lệ RC
Trờng hợp điện áp vào là tín hiệu xung vuông
Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông đối xứng có chu kỳ Ti thì có thể
xét tỉ lệ hằng số thời gian so với Ti để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tợng nạp xả của tụ điện C .

Vi

Vp
Dạng sóng ngõ vào
Vo
Dạng sóng ngõ ra
khi = Ti/5

Dạng sóng ngõ ra
khi << Ti


Hình 1.10: Dạng sóng ra theo hiện tợng nạp xả của tụ điện
* Nếu mạch vi phân có hằng số thời gian = RC = Ti/5 , tụ C nạp và xả điện
tạo dòng i(t) qua điện trở R , tạo ra điện áp giảm theo hàm mũ . Khi điện áp ngõ
vào bằng 0V thì đầu dơng tụ C nối mass và tụ sẽ xả điện thế âm trên điện trở R.
Ngõ ra ta sẽ có hai xung ngợc đầu nhau có biên độ giảm dần.(Hình b )
* Nếu mạch vi phân có hằng số thời gian = RC << Ti , tụ C nạp xả rất
nhanh cho ra hai xung ngợc dấu nhng có độ rộng xung rất hẹp đợc gọi là xung
hẹp. (Hình 1c)
Nh vậy : nếu thoả mãn điều kiện của mạch vi phân thì mạch RC sẽ đổi tín hiệu
xung vuông đơn cực ra hai xung nhọn lỡng cực .
2.1.3. Thực hành
a. Đối với mạch tích phân
- Chọn R = 100 , tụ C = 101. cho tín hiệu xung vuông ở máy phát xung chuẩn
vào đầu vào sau đó học viên dùng máy hiện sóng quan sát và vẽ dạng sóng đầu
ra
- Chọn R = 10k, tụ C = 100uF/25V. Cho tín hiệu xung vuông ở máy phát xung
chuẩn vào đầu vào sau đó học viên dùng máy hiện sóng quan sát, vẽ dạng sóng
và đọc các thông số cơ bản của xung nh tần số, biên độ xung
b. Đối với mạch vi phân
- Cho T = 0,2s. Tính chọn R và C sao cho R.C<< T. Sau đó đa tín hiệu xung

vuông từ máy phát xung chuẩn vào đầu vào mạch vi phân với R, C vừa tính đợc.
Dùng máy hiện sóng học viên đo, quan sát dạng sóng đầu ra và đọc các thông số
cơ bản trên máy hiện sóng.
2.2. Tác dụng của mạch RL đối với các xung cơ bản
2.2.1 Mạch tích phân RL

L
Vi

Vo
R


Hình 1.11: Mạch tích phân RL
Cũng chứng minh tơng tự nh mạch tích phân dùng RC ta có điện áp đầu ra Vo
(t) tỉ lệ tích phân với điện áp đầu vào Vi(t) theo thời gian
Ta có : Vo (t) =

R
R
Vi (t )dt Trong đó : hệ số tỉ lệ k =

L
L

2.2.2 Mạch vi phân RL
R

Vi

L

Vo

Hình 1.12: Mạch vi phân RL
Mạch lọc cao qua dùng RL cũng thể làm mạch vi phân . Cũng chứng minh tơng
tự nh mạch vi phân dùng RL ta có điện áp đầu ra Vo (t) tỉ lệ vi phân với điện áp
đầu vào Vi(t) theo thời gian
Ta có : Vo (t) =

L
L
Vi (t )dt Trong đó : hệ số tỉ lệ k =

R
R

2.3. Tác dụng của mạch R L C đối với các xung cơ bản

Hình 1.13: Mạch R L C
Cho R = 4,7k và tụ C = 104, cuộn cảm L = 10nH
Yêu cầu: Tác động xung ở đầu vào sau đó học viên dùng máy hiện sóng
đo, quan sát và tính toán các thông số của dạng sóng đầu ra

Bài 2: dao động tạo xung


1. M¹ch dïng transistor
1.1. Dao ®éng ®a hµi kh«ng æn
- S¬ ®å nguyªn lý

H×nh 2.1: M¹ch dao ®éng ®a hµi kh«ng æn dung transistor
- D¹ng sãng t¹i c¸c ch©n


Hình 2.2: Dạng sóng ở các chân
Bằng phơng pháp tính toán ta tìm đợc:

T2 = 0,693 RB1C1

T1 = 0,693 RB2C2
Ta có chu kỳ xung: T = T1 + T 2 = 0,693.(RB1C1 + RB2C2)
Suy ra tần số xung:
f =

1
T

Đặc biệt nếu chọn: Rb1 = Rb2 =Rb , C1 = C2 = C
ta có:

T = 1.4RbC
f =

1
1,4.Rb.C

1.2. Đa hài đơn ổn
- Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.3: Mạch dao động đa hài đơn ổn dùng transistor
- Dạng sóng tại các chân
VB2
+VCC
0

t1

t2

t

Vv
0

t

VCET2
+VCC
0

Hình 2.4: Dạng sóng ở các chân
1.3. Đa hài lỡng ổn
- Sơ đồ nguyên lý

t


+Vcc

Rc2

Rc1
Rb2

Rb1
Q2

Q1
D

Rb

Rb

C

Vi

-Vbb

R

Hình 2.5: Mạch dao động đa hài lỡng ổn dùng transistor
- Nguyên lý làm việc
Xung kích điều khiển là xung vuông qua mạch vi phân RC để đổi xung vuông ra
hai xung nhọn ( xung nhọn dơng ứng với cạnh lên, xung nhọn âm ứng với cạnh
xuống ). Điốt D có tác dụng loại bỏ xung dơng và chỉ đa xung nhọn âm vào cực
B1 để đổi trạng thái T1 từ bão hoà sang khoá.
Giả thiết Q1 đang dẫn bão hoà, Q2 khoá. Khi ngõ vào Vi nhận xung vuông qua

mạch vi phân RC tạo điện áp trên R là hai xung nhọn . Khi có xung nhọn dơng
thì diôt D bị phân cực ngợc nên khoá và mạch vẫn giữ trạng thái đang có . Khi có
xung nhọn âm thì D đựơc phân cực thuận làm cho Vb1 giảm xuống mức 0V .Lúc
đó Q1 khóa nên Ib1 = 0, Ic1 = 0 nên Vc1 tăng cao sẽ tạo phân cực đủ mạnh cho
cực B2 và Q2 dẫn bão hoà. Khi Q2 đã bão hoà thì Vc2 = 0,2V nên Q1 tiếp tục
khoá mặc dù đã hết xung âm . Nh vậy mạch đã chuyển trạng thái Q1 dẫn , Q2
khoá sang Q1 khóa, Q2 dẫn . Khi mạch đã ổn định ở trạng thái này thì mạch sẽ
Vi
không bị tác động đổi trạng thái bởi xung kích vào cực B1 nữa . Muốn đổi trạng
thái của mạch trở lại trạng thái cũ thì phải cho xung vuông tiếp theo qua mạch vi
t
phân và diôt D vào cực B2 (vì Q2 đang dẫn bão hoà).
V

R
- Dạng
sóng các chân

t
Vb1

0.8v

t
-1,5v

Vc1

11v
0.2v

t


Hình 2.6: Dạng sóng ở các chân
1.4. Thực hành lắp ráp mạch dao động đa hài không ổn
1.4.1. Sơ đồ nguyên lý
5V
+V

R2
R1
10k
1k
C1
100uF
+

R3
10k
C2
100uF

R5
1k

Q2
D1C1818
LED1

Hình 2.7: Mạch dao động đa

hài không ổn dùng transistor

R4
1k

+

R6
1k
Q1
C1815

1.4.2. Quy trình lắp ráp

D2
LED1

a. Chuẩn bị
- Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị:
Dụng cụ

Thiết b

Bo cắm số

Đồng h

Kéo

Bộ ngu

Máy hi
- Chuẩn bị vật liệu, linh kiện
+ Vật liệu: Dây câu
+ Linh kiện: chọn thông số và tra cứu thông số kỹ thuật của linh kiện theo sơ đồ
nguyên lý
Stt

Tên linh kiện

Số lợng

Thay thế