Mạch đèn nháy đa hài sử dụng transistor

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Kỹ thuật Điện – Điều Khiển và Tự Động Hóa
===o0o===

Báo cáo bài tập lớn
Đề tài : Mạch đèn nháy đa hài sử dụng Transistor
Giảng viên hướng dẫn :
Lớp : Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa 05 – K62

Hà Nội 6 – 2019


I.

Đặt vấn đề.
Như chúng ta đã biết “tín hiệu” là thông số của một quá
trình,sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin tức hữu
ích. Trên quan điểm kỹ thuật người ta phân chia thành 2 loại tín
hiệu:tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Tín hiệu tương tự là tín
hiệu thay đổi liên tục theo thời gian và có thể nhận mọi giá trị
trong khoảng biến thiên của nó. Ngược lại tín hiệu số là tín hiệu
đã được rời rạc hóa về mặt thời gian và lượng tử hóa về mặt
biên độ. Tín hiệu có thể được khuếch đại,điều chế,truyền đạt.v.v
Để gia công tín hiệu người ta dùng 2 mạch cơ bản là mạch
tương tự và mạch số. Trong những năm gần đây tín hiệu số phát
triển rất mạnh mẽ và đóng vai trò rất quan trọng trong việc gia
công tín hiệu nhưng nó không thể thay thế hoàn toàn mạch điện
tương tự được. Thực tế có nhiều thuật toán mà chúng ta không
thể dùng mạch số được hoặc dùng mạch số không kinh tế bằng
mạch tương tự hoặc trong mạch số có những thành phần của
mạch tương tự. Do đó trong báo cáo này chúng em xin đề cập

đến mạch điện tương tự đơn giản nhưng có nhiều ứng dụng
trong thực tế và hiệu quả hơn khi sử dụng trong thực tế so với
mạch số : Mạch đèn nháy đa hài sử dụng Transistor.




II. Nội dung báo cáo.
Mạch đèn nháy đa hài dùng Transistor.
I. Giới thiệu và Sơ đồ nguyên lý.
1. Giới thiệu :
Bộ đa hài (multivibrator) là một mạch dùng để thay đổi 2 trạng
thái đơn giản, VD như: mạch tạo dao động, timer, Flip-flop … Nó
bao gồm 2 linh kiện khuếch đại (Transistor, bóng đèn điện tử …)
nối “chéo” nhau qua các tụ và trở. Dạng thường gặp nhất là mạch
đa hài (tập trung nói trong bài này) và mạch tạo dao động – có thể
tạo ra các sóng vuông.
2. Dao

động

đa

hài,Mạch

đa

hài

:

Mạch đa hài là loại đơn giản nhất của 1 bộ multivibrator, bao gồm
2 con BJT mắc chéo, thêm vào các trở để phân cực và 2 tụ hóa để
thực hiện quá trình nạp xả. Chúng ta sẽ tính được chu kỳ của nó
qua

R,C

Mạch bên dưới là một mạch VD đơn giản và thông dụng để giải
thích mạch đa hài. Với đầu ra là các chân C của BJT.


II. Nguyên tắc hoạt động.
1. Linh kiện.
+) 2 Transitor C1815
+) 2 Điện trở 1k, 2 điện trở 33kΩ
+) 2 Tụ phân cực 47µF
+) 2 Bóng LED 3V
+) 1 Nguồn 3V

2. Nguyên lí hoạt động .
Ura1 và Ura2 là điện áp ra ở chân Colector của 2 Transistor.
Nguyên tắc hoạt động của mạch là dựa vào sự biến đổi liên tục
của xung vuông ở đầu ra để tạo ra sự chớp tắt liên tục cho 2 Led.
Khi mạch hoạt động tồn tại 2 trạng thái cân bằng,mỗi trạng thái chỉ
tồn tại trong một thời gian nhất định rồi tự lật sang trạng thái kia và
ngược lại. Do đó mạch này còn có tên là mạch đa hài tự dao động.
Đặc điểm của mạch này là chu kỳ xung ra phụ thuộc vào chu kỳ
của điện áp đồng bộ,còn độ rộng xung quanh phụ thuộc vào các
thông số R,C của mạch.

Nguyên lý hoạt động : việc hình thành xung vuông ở cửa ra được
thực hiện sau một khoảng thời gian T1 = t1 - to ( đối với đầu ra 1) và


T2 = t2 – t1 (đối với đầu ra 2) nhờ các quá trình đột biến đổi trạng
thái tại các thời điểm to,t1,t2….
Trong khoảng thời gian T1 Transistor Q1 khóa,Q2 mở. Tụ C1 đã
được nạp đầy trước thời điểm to ,phóng điện qua Q2 ,qua D2,qua
nguồn Ec,qua R1 theo đường +C1→Q2→D2→R1→ -C1 làm điện
thế trên cực bazơ của Q1 thay đổi. Đồng thời trong thời gian này tụ
Ec được nguồn nạp theo đường +E→D1→Q2→ -E làm điện thế
trên cực bazơ của Q2 thay đổi.
Lúc T = t1 UB1 ≈ 0,6 V Q1 mở,xảy ra quá trình chuyển trạng thái
lần thứ nhất,do mạch là mạch hồi tiếp dương làm cho mạch lật đến
trạng thái Q1 mở,Q2 khóa.
Trong khoảng thời gian T2 = t2 – t1 trạng thái trên được giữ
nguyên, tụ C2 (đã được nạp từ trước t 1) bắt đầu phóng điện theo
đường +C2→Q1→D1→R2→ -C2 và C1 bắt đầu như quá trình
nạp tương tự như đã nêu trên cho tới thời điểm t = t 2 thì UB2 ≈ 0,6V
làm cho Q2 mở và xảy ra đột biến lần 2 chuyển về trạng thái ban
đầu Q1 khóa,Q2 mở.
Độ rộng xung T1 và T2 được tính theo công thức :
T1 = R1.C1 ≈ 0,7R1.C1
T2 = R2.C2 ≈ 0,7R2.C2


Nếu ta cho R1 = R2 , C1 = C2 và Q1 giống với Q2 ta được T 1 = T2
và ta được mạch đa hài đối xứng ,ngược lại ta có mạch
đa hài đối xứng. Chu kỳ của khung vuông ra xấp xỉ
nguồn cung cấp Ec.

3. Các thông số của mạch điện,giá trị của các linh kiện.
Do mạch là mạch đa hài nên hoạt động với các trạng thái chuẩn
và xảy ra quá trình lật trạng thái nên Transistor cần dùng là loại
NPN hoạt động ở chế độ khóa và khếch đại do đó chọn
C1815,mạch là mạch tự dao động đa hài đối xứng =>
Q1 = Q2 = C815(có thể dùng C828). Nguồn Ec = 3V, 2 led.
Tụ C1,C2 có chức năng phóng nạp để ổn định điện áp trên cực bazơ
của Transistor nên tụ cần dùng là tụ hóa ,mạch đa hài đối xứng nên C1 =
C2,giá trị của C1,C2 phụ thuộc vào ta muốn chọn độ rộng xung là bao
nhiêu (tức thời gian đèn sáng là bao nhiêu) . Trong mạch này ta chọn R1
= R2 = 33kΩ ; C1 = C2 = 47 µF
 T1 = T2 = 0,47s ;chu kỳ xung T = T1 + T2 = 0,94s
 Biên độ xung ra Ura1 = Ura2 = 3V .

4. Ứng dụng của mạch trên.


Mạch trên được áp dụng trong thiết kế đèn nháy để trang trí,
mạch đèn báo hiệu sự cố hoặc khẩn cấp trong các xe cứu hỏa,cấp
cứu,xe 113 hoặc đèn phát tín hiệu SOS.
Ngoài ra mạch còn được dùng để tạo xung vuông trong các
mạch khác với tần số <= 1000Hz với độ chính xác tương đối.
Mạch nguyên lý trong IC tạo dao động 555.


5. Nhận xét,Kết luận.
Chúng ta có thể điều chỉnh độ rộng xung ( hay thời gian nhấp
nháy) bằng cách thay đổi các thông số R1,R2,C1,C2. Nếu các thông
số trên không giống nhau ta sẽ có các đa hài không đối xứng ,khi đó

thời gian nháy của các đèn sẽ khác nhau.
Nếu ta thay C1 hoặc C2 bằng điện trở và không có hồi tiếp
dương và đầu vào chân B của các Transistor là tín hiệu xoay chiều
ta sẽ được mạch đa hài đợi với tần số máy sẽ phụ thuộc vào tần số
của nguồn tín hiệu xoay chiều.
Với mạch trên chúng ta có thể tạo ra một mạch với xung vuông
với tần số <= 1000Hz , còn với tần số cao trên 10000Hz thì không
sử dụng , vì sẽ làm xấu các thông số của xung vuông do ảnh hưởng
cso hại của quán tính các Transistor ( tính chất tần số : hiệu ứng
Miller làm gia tăng điện dung của các tụ điện ở ngõ vào và ngõ ra
do đó làm thay đổi hệ số khuếch đại của Transistor). Để tạo ra các
xung vuông có tần số cao người ta sử dụng mạch đa hài dùng IC
khuếch đại thuật toán hoặc IC tuyến tính .
Do Diode quang (LED) chỉ chịu được điện áp đánh thủng là 5V
do đó trong quá trình điều chỉnh 3V <= Ec <= 5V.


Chú ý khi hàn mạch tránh để nhiệt mỏ hàn gây hỏng các linh
kiện cũng như làm thay đổi các thông số của các linh kiện sẽ gây
xấu các thông số đầu ra của mạch.
Chú ý phân biệt đầu A,K của LED , thứ tự chân cảu C1815,tụ
47 µF có chân rất ngắn nên cần hàn nối thêm .
Để có thêm sự hiểu biết giữa đa hài đối xứng chúng ta có thể
chọn các điện trở và tụ điện có giá trị khác nhau rồi quan sát sự
sáng tắt thay đổi trên đèn LED.


III. Tài liệu tham khảo.
 Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ ,NXBGD 2004.
 Nguyên lý căn bản và ứng dụng mạch điện tử Đỗ Thanh

Hải,NXB Thống kê.
 Điện tử căn bản Nguyễn Đình Bảo,NXB KHKT 2008.


/>


/>


/>
 />