Chương 8: Kỹ thuật xung

Chương 8: Kỹ thuật xung
8.1. Khái niệm:
Xung điện là 1 dạng điện áp hoặc dòng điện mà thời gian tồn tại của
nó rất nhỏ, có thể so sánh được với quá trình quá độ của mạch điện mà nó
tác dụng.
Một số dạng xung thường gặp:
Xung vuông: ( xung chữ nhật)
Hình 8.1. Tín hiệu xung vuông
Xung hình thang
Hình 8..2. Tín hiệu xung hình thang
Xung tam giác ( xung răng cưa )
Hình 8.3. Tín hiệu xung tam giác
Xung hàm mũ
Hình 8.4. Tín hiệu xung vuông
v
t
t
v
v
t
v
t
Các tham số cơ bản của xung
Xét 1 xung vuông thực tế
Hình 8.5. Tín hiệu xung vuông thực tế
Trong đó:
V
m
: biên độ xung ( giá trị cực đại của tín hiệu xung )
0-t
1

: thời gian trễ của tín hiệu xung, đó là khoảng thời gian cần thiết
để tín hiệu tăng từ 0 0,1 V
m
t
1
- t
2
: thời gian lên hay còn gọi là độ dài sườn trước của xung, đó là
khoảng thời gian cần thiết để tín hiệu tăng từ 0,1 V
m
0,9 V
m
t
2
- t
3
: thời gian tồn tại đỉnh xung.
t
3
- t
4
: thời gian giảm hay còn gọi là độ dài sườn sau của xung.
t
5
= t
1
+t
2
+t
3

+t
4
: thời gian tồn tại của xung
Đối với dãy xung tuần hoàn ta có thêm các thông số sau:
Hình 8.6. Tín hiệu xung vuông tuần hoàn
Chu kỳ xung T=t
x
+t
ng
Độ rộng xung t
x
t
ng
: thời gian nghỉ của xung
Tần số xung f=1/T
Trong kỹ thuật xung số, người ta thường dù ng phương pháp số đối với
tín hiệu xung khi biên độ xung V
m
> mức ngưỡng V
H
thì xung đó ở trạng
t
4
t
3
t
1
v
0.9V
m

0.9V
m
0.1V
m
t
t
2
t
ng
v
t
T
t
x
thái mức 1 hay mức cao. Khi V
m
< mức ngưỡng V
L
thì xung ở trạng thái
mức thấp hay mức 0.
Khi V
l
<V
m
<V
H
xung ở trạng thái cấm.
8.2. Các chế độ làm việc của BJT
Tuỳ theo điện áp phân cực, BJT có thể làm việc ở trạng thái ngưng dẫn, khuếch
đại hay dẫn bão hoà.

Chế độ ngưng dẫn: tiếp xuc J
E
và J
C
đều phân cực ngược
Chế độ khuếch đại: J
E
phân cực thuận, J
C
phân cực ngược
Chế độ bão hoà: J
E
và J
E
đều phân cực thuận
Để đóng ngắt các mạch điện tử, người ta thường dùng BJT.
Ta xét mắc mạch sau:
Hình 8.7.Mạch tạo tín hiệu xung vuông
Khi điện áp v
i
âm hoặc nhỏ hơn điện áp ngưỡng, BJT sẽ rơi vào trạng thái
ngưng dẫn (hoặc tắt). Dòng I
C
có giá trị rất bé, I
C
=I
Cbo
Khi ngõ vào v
i
dương , BJT dẫn, tuỳ theo giá trị của dòng ngõ vào I

B
, BJT
có thể dẫn khuếch đại hoặc bão hoà.
Khi BJT dẫn bão hoà, điện áp trên cực C và E rất nhỏ V
CES
=0.2V, dòng I
C
lúc đó có giá trị là I
CS
=(V
CC
-V
CES
)/R
C
. Vậy điều kiện để BJT hoạt độn g ở chế độ
bão hoà thì dòng I
B
>I
CS
/
Nếu v
i
< điện áp ngưỡng thì BJT tắt, v
0
=V
CC
Nếu (v
i
- V

BE
)/R
b
> I
CS
/, BJT dẫn bão hoà, ngược lại BJT dẫn khuếch đại.
9.3. Các mạch tạo xung cơ bản.
8.3.1. Maỷch khọng traỷng thaùi bóửn (astable)
Maỷch coỡn õổồỹc goỹi laỡ maỷch dao õọỹng õa haỡi duỡng õóứ taỷo xung vuọng
8.3.1.1 Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng :
VCC
Rc
Rb
v
0
Rc2
Rc2
VCC
C2 C1
Q1
Rc1
Q2
Rb2
Rb1
Vo2Vo1
Hỗnh 8.8. Sồ õọử maỷch vaỡ daỷng soùng cuớa maỷch khọng traỷng thaùi bóửn
8.3.1.1 Nguyón lyù laỡm vióỷc :

Traỷng thaùi khọng bóửn ban õỏửu : 0 t t
1

Q
1
từt , Q
2
dỏựn baợo hoỡa V
01
= Vcc
V
02
= V
ces
= 0.2
V
0
Vb/Q
2
= V
bes
= 0.8
V
0
Tuỷ C
2
naỷp õióỷn tổỡ Vcc R
c1
J
E
/Q
2
õóứ õaỷt õóỳn giaù trở Vcc . Tuỷ C

1
xaớ vaỡ
naỷp õióỷn theo chióửu ngổồỹ c laỷi tổỡ Vcc R
b1
BJT Q
2
dỏựn baợo hoỡa. Quùa trỗnh
naỷp õióỷn cuớa tuỷ C
1
laỡm V
b1
tng Vc
1
tng cho õóỳn khi Vc
1
= Vb
1
V
J
E
/Q
1
phỏn cổỷc thuỏỷn Q
1
dỏựn i
c1
tng v
01
giaớm thọng qua C
2

laỡm V
b2
t
t
t
t
v
02
v
b1
v
b2
v
01
t
1
t
2
T
2
T
1
giaớm J
E
/Q
2
phỏn cổỷc yóỳu hồn Q
2
dỏựn khuóỳch õaỷi i
c2

giaớm v
02
tng
thọng qua C
1
Vb
1
caỡng tng Q
1
nhanh choùng dỏựn baợo hoỡa V
01
0 , do tờnh
chỏỳt õióỷn aùp trón tuỷ C
2
khọng õọỹt bióỳn nón noù õỷt toaỡn bọỹ õióỷn aùp ỏm lón cổỷc
B/Q
2
laỡm Q
2
nhanh choùng từt maỷch chuyóứn sang traỷng thaùi khọng bóửn thổù hai.
Traỷng thaùi khọng bóửn thổù 2 :
Q
1
dỏựn baợo hoỡa , Q
2
từt V
01
= 0 ,Vb
1
= V

bes
= 0.8 0
V
02
= Vcc
Tuỷ C
1
xaớ vaỡ naỷp õióỷn theo chióửu ngổồỹc laỷi tổỡ Vcc Rc
2
J
E
/Q
1
õóứ õaỷt
õóỳn giaù trở Vcc - i
c02
.Rc
2
vồùi chióửu cổỷc tờnh nhổ hỗnh veợ. Trong khi õoù tuỷ C
2
cuợng
naỷp tổỡ Vcc R
b2
Q
1
dỏựn baợo hoỡa vồùi chióửu cổỷc tờnh nhổ hỗnh veợ õóứ tióỳn õóỳn
Vcc Tuỷ C
2
caỡng naỷp Vc
2

tng cho õóỳn khi Vc
2
= Vb
2
V Q
2
õỏựn i
b2
tng i
c2
tng V
02
giaớm thọng qua C
1
laỡm Vb
1
giaớm Q
1
dỏựn khuóỳch õaỷi
i
c1
giaớm V
01
tng thọng qua C
2
Vb
2
tng Q
2
dỏựn baợo hoỡa V

02
0. do
tờnh chỏỳt õióỷn aùp trón tuỷ C
1
khọng õọỹt bióỳn õỷt toaỡn bọỹ õióỷn aùp ỏm vaỡo cổỷc
B/Q
1
Q
1
nhanh choùng từt maỷch chuyóứn vóử traỷng thaùi khọng bóửn ban õỏửu
ổùng vồùi Q
1
từt , Q
2
dỏựn baợo hoỡa. Quaù trỗnh cổù tióỳp tuỷc nhổ vỏỷy , trong maỷch luọn
luọn tổỷ õọỹng chuyóứn traỷng thaùi maỡ khọng cỏửn xung kờch khồới tổỡ bón ngoaỡi vaỡo.
Do õoù maỷch seợ luọn luọn taỷo õọỹ daỡi xung ra.

Chu kyỡ dao õọỹng : T = T
1
+ T
2
. Xaùc õởnh T
1
: Q
1
từt , Q
2
dỏựn baợo hoỡa
Vc

1
(t) = [ Vc
1
() - Vc
1
(0) ](1 - exp (- t/
1
)) + Vc
1
(0)
Vc
1
() = Vcc ; Vc
1
(0) = - Vcc
Khi t = T
1
Vc
1
(T
1
) = V 0
T
1
=
1
ln
V
2V
cc

cc
;
1
= R
b1
. C
1
. Xaùc õởnh T
2
: Q
1
dỏựn baợo hoỡa , Q
2
từt
Tổồng tổỷ ta coù :
T
2
=
2
ln2
T = T
1
+ T
1
= (
1
+
2
). Ln 2
= 0,7 ( C

1
.R
b1
+ C
2.
R
b2
)
Choỹn C
1
= C
2
= C T = 0,7 C ( R
b1
+ R
b2
)