Bài giảng Kỹ thuật xung-số

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (595.59 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

KỸ THUẬT XUNG – SỐ

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

CHƢƠNG 1: TÍN HIỆU XUNG

VÀ QUÁ TRÌNH TÁC ĐỘNG XUNG LÊN KHÂU TUYẾN TÍNH 
1.1 Mở đầu

Các thiết bị điện tử hiện có rất nhiều chế độ làm việc khác nhau. Một trong số đó
rất quan trọng và đang phát triển trong các thiết bị điện, điện tử nói chung hay trong công
nghệ chuyển mạch tự động hiện nay đó là chế độ xung. Hay người ta thường gọi đó là
chế độ khoá của các mạch điện tử.

* Đặc điểm của chế độ xung:

- Điện áp (hay dòng điện) không tồn tại liên tục mà tồn tại một cách gián đoạn
theo thời gian.

* Các ưu điểm cơ bản của thiết bị làm việc ở chế độ xung:

- Cho phép thực hiện phép đo khoảng cách đơn giản trong các hệ thống Rada
xung.

2
.c
t
D

Trong đó:

- D : là khoảng cách từ vật cần đo đến Rađa (đơn vị tính m)

- c : là vận tốc ánh sáng c = 3.108 m/s

- t : là khoảng thời gian từ khi phát tín hiệu đi từ Rada đến
khi nhận được tín hiệu phản xạ. Được tính bằng giây (s)

- Cho phép thực hiện mã hố tín hiệu cho nên đảm bảo được độ bảo mật thơng tin
cao.

- Tính chống nhiễu của hệ thống làm việc với tín hiệu xung cao bởi vì độ sai lệch
cho phép của tín hiệu xung lớn hơn nhiều lần so với tín hiệu tương tự.

- Cho phép thực hiện việc nén thông tin, mã hố thơng tin cho nên thực hiện được
việc ghép được nhiều kênh thông tin trên cùng một đường truyền tín hiệu.

- Dễ dàng ghép nối với hệ thống máy tính để tự động xử lý kết quả và lưu trữ
thông tin để xử lý tiếp theo. Thiết bị làm việc ở chế độ xung được gọi là thiết bị xung.

Nhiệm vụ chính của mơn học là nghiên cứu tín hiệu xung, các quá trình xung và
các mạch tạo tín hiệu xung cơ bản.

1.2 Tín hiệu xung và các tham số cơ bản của tín hiệu xung vng 
1.2.1Tín hiệu xung

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Thời gian tồn tại của xung được gọi là độ rộng xung, ký hiệu là tx có thứ nguyên là

giây (s). Độ rộng xung có tính chất tương đối phụ thuộc vào thiết bị mà chúng tác động
lên.

Ví dụ:

- Trong hệ thống điều khiển tự động tx được tính bằng giây (s).

- Trong các hệ thống thông tin liên lạc tx được tính bằng mili giây (ms) đến micro

giây (s).

- Trong Vật lý hạt nhân thì tx tính bằng nanơ giây đến picro giây (ns – ps)

1.2.2 Các dạng tín hiệu xung cơ bản

Trong thực tế có nhiều loại tín hiệu xung có dạng khác nhau, thể hiện quy luật
biến thiên phức tạp của nhiều loại tín hiệu khác nhau.

Chúng ta chỉ xét một số dạng tín hiệu xung cơ bản thường gặp và sử dụng đó là
xung chữ nhật (vuông), xung hình thang, xung hàm mũ (xung kim), xung tam giác (xung
răng cưa) và xung hình chng. Các dạng tín hiệu xung được biểu diễn dưới hình vẽ sau:

a)

b)

c)

d)

e)

a) xung chữ nhật; b) xung hình thang; c) xung hàm mũ;
d) xung tam giác; e) xung hình chuông

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Trong kỹ thuật để truyền tín hiệu xung đi người ta phải tiến hành điều chế chúng
bằng tần số sóng mang ở dải tần cao để tránh làm suy giảm tín hiệu quá lớn. Tín hiệu
xung được điều chế bởi sóng mang cao tần được gọi là xung cao tần (hay còn gọi là xung
xạ tần)

U(t)

0 t

Hình 1.2: Dạng tín hiệu xung cao tần

Trong chương trình chúng ta không xét đến các xung cao tần là tín hiệu đã điều
chế mà chúng ta chỉ xét các xung đường bao tức là các xung thị tần hay âm tần. Vì vậy
nói đến tín hiệu xung ở đây ta hiểu là xung thị tần hoặc âm tần.

1.2.3 Các tham số của tín hiệu xung vng

Tín hiệu xung được đặc trưng bởi các thông số cơ bản của chúng. Mỗi loại tín hiệu
xung có một tham số đặc trưng riêng để đánh giá và khảo sát chúng.

Đối với xung vuông ta xét một số tham số cơ bản đặc trưng cho nó với trường hợp
tổng quát.

u(t)

0 tđ t

t x
U(m)

I(m)
i(t)

U(m) I(m)

t(+)s t(-)s

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

1-Biên độ xung(Um ; Im ): là giá trị điện áp hay dịng điện cực đại mà tín hiệu xung

đạt được.

2-Độ rộng xung tx : là thời gian tồn tại của tín hiệu xung.

3-Độ rộng đỉnh xung tđ : là thời gian tồn tại của đỉnh xung
4-Độ rộng sườn trước ts

(+)

: là thời gian để cho điện áp hay dòng điện thay đổi từ
chân đến đỉnh xung.

5--Độ rộng sườn sau ts
(-)

: là thời gian để cho điện áp hay dòng điện thay đổi từ

đỉnh xung đến chân để kết thúc một xung.

6-Độ sụt đỉnh xung ∆U (∆I): là mức độ suy giảm của điện áp hay dòng điện ở
phần đỉnh xung.

Độ sụt đỉnh xung có thể đánh giá bằng giá trị tuyệt đối là ∆U hoặc ∆I nhưng cũng
có thể đánh giá theo giá trị tương đối tính bằng phần trăm.

%

100 .

m
U

U







.

100 %

m
I

I







Thực tế việc truyền tín hiệu qua môi trường và thiết bị điện tử có dải tần làm việc
hạn chế (dải thông của chúng không phải là vô hạn) làm cho méo tín hiệu xung. Vì vậy

để xét các đặc trưng thời gian của tín hiệu xung vuông như tx ; ts

(+)

; ts
(-)

; tđ khơng thể đạt

độ chính xác tuyệt đối mà ở các giá trị gần đúng. Việc xác định các tham số này thông
qua giá trị đặc trưng α để khảo sát tuỳ theo yêu cầu chính xác khác nhau. Thông thường α
= 0,2; 0,1; 0,05; 0,01.

Như vậy việc xác định các tham số thời gian trên được thực hiện ở các mức biên
độ tương đối αUm và (1 – α )Um như hình vẽ sau:

u(t)
0 t
tđ
t x
U(m)
t
s
(+)
t
s
(-)
U(m)
U(m)
U(m)

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Khi xét dãy tín hiệu xung có chu kỳ lặp lại (tín hiệu xung tuần hoàn) ta còn xét các tham
số sau:

7-Chu kỳ lặp lại (tần số lặp) của dãy xung là T (f = 1/T)

Dãy xung vng tuần hồn có chu kỳ lặp lại được biểu diễn như sau:

tx
T

8-Độ thưa của chuỗi xung Q = T/tx

Độ thưa của chuỗi xung Q thay đổi trong khoảng khá rộng từ một vài đơn vị đến
hàng nghìn đơn vị.

Đối với các dãy xung có Q < 5 được gọi là dãy xung rộng.
Đối với các dãy xung có Q > 5 được gọi là dãy xung hẹp.
9-Hệ số lấp đầy của chuỗi xung

T
t
Q

x


 1



1.3 Các quá trình đặc trƣng trong mạch xung và lơgic

Khi tín hiệu tác động lên các mạch điện tử xảy ra hai quá trình cơ bản đó là quá
trình dừng và quá trình quá độ.

Quá trình dừng là trạng thái cân bằng về điện ở trong các mạch điện tử.

Quá trình quá độ (QTQĐ) là quá trình mạch điện chuyển từ quá trình dừng này
sang quá trình dừng khác.

Như ở mục trước đã đề cập, độ rộng xung có thời gian nhỏ xấp xỉ thời gian Quá
trình quá độ của mạch điện tử mà nó tác động lên, cho nên trong thời gian Quá trình quá
độ mạch sẽ làm méo dạng tín hiệu 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 có tính cảm và tính dung
gây lên. Chúng phụ thuộc vào độ rộng của các xung tác động lên mạch và khoảng cách
giữa các xung này.

Tóm lại: Q trình q độ là quá trình chuyển đổi trạng thái của mạch xung.

Quá trình quá độ của mạch chủ yếu làm ảnh hưởng đến các tham số độ rộng sườn

xung.

*Điều kiện để mạch xung làm việc bình thường:

- tx >> tQT QĐ Tức là động rộng của xung tác động lên mạch điện phải rất lớn hơn

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

- T – tx >> tQT QĐ 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 hai điều kiện này thì việc xét mạch 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 cũng sử dụng
các công cụ tốn học như trong giáo trình Lý thuyết mạch.

1.3.1 Đối với mạch tuyến tính

Đối với mạch tuyến tính ta sử dụng các phương pháp cơ bản sau:

- Phương pháp kinh điển là sử sụng 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 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 tìm được hàm
gốc phụ thuộc vào thời gian của nó.

- Phương pháp phân tích 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
vào phổ của tín hiệu vào.

- Phương pháp xếp chồng sử dụng tích phân Du – ha – men, nguyên lý xếp chồng,
tích phân tín hiệu vào phức tạp thành các tín hiệu đơn giản để tìm phản ứng đầu ra tương
ứng với chúng. Tín hiệu ra của mạch chính là xếp chồng các tín hiệu ra thành phần vừa
tìm được.

1.3.2 Với mạch phi tuyến

Việc phân tích mạch phi tuyến là phức tạp và khó khăn do đó ta thường tính tốn
gần đúng chúng bằng cách sử dụng phương pháp tuyến tính hố các phần tử phi tuyến
theo đặc tuyến Vôn-Ampe của chúng như sau

I(t)

0

U(t)

I(t)

0

U(t)

A
B

C

a) b)

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Tuỳ theo đặc tuyến Vôn-Ampe của phần tử phi tuyến và yêu cầu độ chính xác
phân tích mà ta sử dụng phương pháp tuyến tính nào cho phù hợp.

Thiết bị xung là thiết bị phi tuyến ta nên sử dụng phương pháp này để phân tích.

1.4. Tín hiệu xung tác động lên khâu tuyến tính.

Khi nghiên cứu mạch xung chúng ta chia làm 2 loại:
- Mạch xung tuyến tính

- Mạch xung phi tuyến.
Tính chất của mạch xung:

- Khi tín hiệu truyền qua mạch xung có dạng ở đầu ra bị thay đổi khác với tín hiệu
đầu vào thì mạch được gọi là mạch hình thành xung.

- Nếu dải thông của mạch đủ rộng cho qua được phần lớn các thành phần phổ chỉ
giữ lại một số thành phần không cơ bản khi đó khơng gây ra méo dạng xung ra so với
dạng xung vào. Thì mạch xung được gọi là mạch khuếch đại hay truyền tín hiệu xung.
1.5 Tín hiệu xung tác động lên khâu RC, RL

1.5.1 Điện áp đột biến tác động lên khâu RC, RL

a) Sơ đồ khâu RC, RL:

Khâu tuyến tính RC, RL được thể hiện ở hình vẽ sau.

uR(t)

u (t)c
R

C
u v(t)

a-Khâu RC

uR(t)

R

L
u (t)v

uL(t)

b-Khâu RL

Hình 1.6: Các khâu RC, RL

b) Xét mạch RC:

Tín hiệu đột biến điện áp là tín hiệu tác động lên khâu RC có dạng như hình 1.7

E

t

0

uv(t)

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

u v(t) =
E

0 t <0

t >0

(1.1)

Hằng số thời gian của mạch là: = R.C

Điện áp trên tụ biến thiên theo thời gian có dạng:
UC(t) = UC(0) + [UC(∞) – UC(0)](1 – e

-t/

) (1.2)

Xét tại thời điểm ban đầu (t = 0) ta có UC(0) = 0

Tại thời điểm xác lập (t = ∞) ta có UC(∞) = E

Thay vào cơng thức 2.2 ta tính được:
UC(t) = E.(1 – e

-t/

) (1.3)

UR(t) = E – UC(t) = E.e
-t/

(1.4)

Giải thích hiện tượng:

Tại thời điểm t = 0 tín hiệu ở đầu vào đột biến ứng với tần số cao làm cho trở

kháng tụ C là

C
j
Zc



 vô cùng nhỏ, tụ C ngắn mạch do đó tồn bộ lượng điện áp đột
biến này được đặt lên điện trở R vì chúng mắc nối tiếp nhau nên luôn đảm bảo:

UC(t) + UR(t) = UV(t) = E

Tại thời điểm xác lập t = ∞ kết thúc đột biến ứng với tần số rất thấp của tín hiệu
vào, tụ C được nạp đầy trở kháng của tụ C là ZC lớn hơn rất nhiều so với điện trở R do đó

điện áp chủ yếu được đặt trên tụ C.

Quy luật biến thiên điện áp trên tụ C và điện trở R tuân theo quy luật hàm số mũ,
với hằng số thời gian  C = R.C phụ thuộc vào tham số của mạch. Được biểu diễn trên

hình 1.8

E

t

0

u

(t)



u

v(t)

u

c(t)

u

R(t)

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

c) Xét mạch RL:

Với điện áp đột biến tác động lên khâu RL phân tích tương tự như đối với khâu
RC ta nhận được kết quả:

UR(t) = E.(1 – e
-t/

) (1.3)

UL(t) = E – UC(t) = E.e
-t/

(1.4)

Nhưng ở đây hằng số thời gian  được tính bằng hằng số thời gian  = L/R phụ thuộc vào
tham số của mạch.

Quy luật biến thiên điện áp trên điện trở R và L được biểu diễn trên hình 2.4.
Giải thích hiện tượng:

Tại t = 0 tín hiệu đầu vào đột biến tần số của tín hiệu tác động rất lớn do đó trở
kháng của cuộn cảm ZL = jωL có giá trị lớn hơn rất nhiều so với giá trị của điện trở R cho

nên ta có:

Ura = UR(0) + UL(0) = i.R + i.|jωL| ≈ UL(0) = E

Như vậy sụt áp chủ yếu đặt lên cuộn cảm L.

Tại t = ∞ lúc đó tần số của tín hiệu vào rất thấp làm cho ZL nhỏ chủ yếu là điện

trở thuần của các vịng dây do đó điện áp rachủ yếu dặt lên điện trở R.

E

t
0

u (t)



L

uv(t)

uR(t)

uL(t)

Hình 1.9: Quy luật biến thiên điện áp trên R và L

Việc xác định  C và  L có thể thông qua đồ thị theo phương pháp tiếp tuyến với

đồ thị tại điểm t = 0 với các đồ thị uR(t); uC(t); uL(t). Tại thời điểm các tiếp tuyến này giao

nhau với trục hoành 0t hoặc đường uV(t) = E ta xác định được  C hoặc  L chính là

khoảng thời gian từ 0 đến giao điểm đó. Phương pháp xác định được chỉ ra trên hình 1.8
và hình 1.9.

1.5.2 Xung vuông tác động lên khâu RC, RL 
a) Đối với mạch RC

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

u v(t)

E

t x

u 1(t)

E

u 2(t)

-E

t

t
0

0

Hình 1.10: Phân tích xung vng thành 2 điện áp đột biến

Phương trình được mơ tả như sau:

u v(t) = u 1(t) + u 2(t)

(1.7)

u v(t) = E
0

0

0>t
0 < t < tx
tx < t

(1.8)

u 1(t) =
E

0 t < 0
t > 0

(1.9)

u 2(t) =
-E

0 t < tx
t > tx

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Khâu RC là khâu tuyến tính do đó ta áp dụng được nguyên lý xếp chồng.

Khi xung vuông này tác động lên khâu RC theo nguyên lý xếp chồng điện áp ra trên điện
trở và tụ điện C sẽ là xếp chồng của hai điện áp ra do U1(t) và U2(t) gây lên trên chúng.

Áp dụng kết quả ở mục 1 ta được:

uC1(t) = E.(1 – e

-t/

) (1.11)

uC2(t) = -E.(1 – e
-t/

) (1.12)

uR1(t) = E.e
-t/

(1.13)

uR2(t) = -E.e
-t/

(1.13)
Tổng hợp lại ta nhận được:

u c(t) =
0

(E - U)[1 - e ]

t < 0
0 < t < tx
t > tx

E(1 - e )t/

t - tx



(1.14)

uR(t) =

0

-(E - U).e

t < 0
0 < t < tx
t > tx
E.et/

t - tx



(1.15)

Với tx là độ rộng của xung tx < ∞
Trong đó ∆U = E.e-tx/

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

E

t

0 u

(t)

u

v (t)

u

c1(t)

u

R1(t)

u

R2(t)

u

c1(t)

-E



U



U

tx

0 E

u

R(t)

u

c (t)

t

-E

Hình 1.11: Biểu diễn sự biến thiên điện áp trên R và C
với tín hiệu tác động vào là xung vuông đơn

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

0
E
uc (t)

t



/tx = 0,1
0,3
1,0

tx

0

E

u

R(t)

t

3

3
1

1
2

2



/tx = 10,0

1,0
0,3

Hình 1.12: Quan hệ giữa  và tx ảnh hưởng đến dạng tín hiệu ra trên tụ điện và điện trở

a) Trên tụ điện b) Trên điện trở.

* Đối với tụ điện:

- Tỷ số  /tx càng lớn thì méo tín hiệu trên tụ càng lớn.

- Tỷ số  /tx càng nhỏ thì méo tín hiệu trên tụ càng nhỏ khi  / tx < 0,03 phản ứng đầu ra
trên tụ ít méo dạng mà gần giống dạng xung tác động ở đầu vào.

- Khi  /tx > 0,3 uC(t) không kịp tăng đến mức biên độ E trong khoảng thời gian tồn tại

của xung tx, biên độ xung ra nhỏ, điện áp trên tụ có dạng giống tín hiệu điện áp răng cưa.

* Đối với điện trở:

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

b) Đối với khâu RL

Chúng ta xét tương tự như khâu RC và ta cũng nhận được các kết quả như đã xét
với khâu Rc với hằng số thời gian là  =L/R. Giá trị điện áp trên L trong mạch RL giống
như giá trị điện áp trên điện trở R trong mạch RC. Còn giá trị điện áp trên điện trở R
trong mạch RL giống như điện áp trên tụ C trong mạch RC.

Bài tập chƣơng

1. Trình bày tín hiệu xung và các tham số cơ bản của tín hiệu xung
2. Trình bày các quá trình đặc trưng trong mạch xung và lơgic
3. Trình bày quá trình tác động xung lên khâu tuyến tính
4. Trình bày q trình tín hiệu xung tác động lên khâu RC, RL
4.1 Cho mạch điện với các tham số linh kiện như hình vẽ:

Biết uv(t) là xung vng có biên độ U = +10V

và tần số là 1kHz.

a. Hãy xác định các giá trị điện áp trên điện trở
và tụ điện trong một chu kỳ của tín hiệu vào?

b. Vẽ dạng tín hiệu trên điện trở và tụ điện.

uv(t)

uR(t)

uC(t)

1k

1F

4.2 Cho mạch điện với các tham số linh kiện như hình vẽ:
Biết uv(t) là xung vng có biên độ U = +5V

và tần số là 5kHz.

a. Hãy xác định các giá trị điện áp trên điện
trở và cuộn cảm trong một chu kỳ của tín hiệu
vào?

b. Vẽ dạng tín hiệu trên điện trở và cuộn cảm.

uv(t)

uR(t)

uL(t)

560

100mH

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

CHƢƠNG 2: MẠCH BIẾN ĐỔI XUNG

Mạch biến đổi xung là mạch dùng để tạo ra các dạng tín hiệu xung có dạng khác
với tín hiệu xung tác động ở đầu vào theo một yêu cầu kỹ thuật nào đó..

2.1 Mạch khoá điện tử

Để xây dựng các mạch xung, ngoài các phần tử tuyến tính còn phải sử dụng các
phần tử phi tuyến.

Phần tử phi tuyến điển hình thường được sử dụng để xây dựng các mạch xung đó
là khố điện tử.

2.1.1 Định nghĩa

Khoá điện tử là phần tử phi tuyến làm việc ở chế độ xung, nó có 2 trạng thái cân
bằng là trạng thái đóng và trạng thái ngắt. Để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái
khác chúng ta phải sử dụng tín hiệu điều khiển ở bên ngồi.

Ưu điểm của khố điện tử so với khố cơ khí.
- Kích thước gọn nhẹ

- Tốc độ chuyển trạng thái cao

- Độ tin cậy làm việc cao (ít hỏng hóc khi làm việc)

- Độ nhạy làm việc cao (công suất tín hiệu điều khiển nhỏ)

- Khơng gây đánh lửa khi làm việc (không gây nhiễu cho các thiết bị khác)
- Có thể sản xuất hàng loạt, do đó giá thành của thiết bị rẻ

2.1.2 Mơ hình tổng qt của khố điện tử và các u cầu cơ bản.

a) Mơ hình khố điện tử:

Được mơ tả dưới dạng mạng 4 cực như hình vẽ.

Vµo Ra

Hình 2.1: Mơ hình khố điện tử.

Đóng vai trị chủ yếu trong khố điện tử là phần tử phi tuyến, đó là: Điốt, đèn điện
tử, Transistor.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

b) Các yêu cầu cơ bản đối với khoá điện tử:

- Điện trở trong của khố ở trạng thái đóng là R(+) nhỏ, ở trạng thái ngắt là R(-)
phải lớn. Lý tưởng thì R(+) = 0 và R(-) = ∞ . Điện trở trong của khoá quyết định độ 
nhạy của khoá và độ lớn lượng sụt áp trên khoá.

- Tốc độ chuyển đổi trạng thái của khoá phải lớn (tần số làm việc).

- Độ nhạy của khoá phải lớn (tức là u cầu cơng suất nguồn kích thích để khoá 
chuyển trạng thái phải nhỏ).

- Độ tin cậy làm việc cao, kích thước gọn nhẹ, giá thành hạ.

- Độ ổn định mức ngưỡng của khoá phải lớn (là giá trị điện áp hay dòng điện của 
khố mà tại đó xảy ra q trình chuyển đổi trạng thái của nó)

- Độ ổn định mức ngưỡng của khoá phụ thuộc vào độ ổn định của nguồn cung 
cấp, độ ổn định của mơi trường xung quanh, tính chất làm việc ổn định của các 
phần tử phi tuyến nằm trong mạch khoá.

2.2 Khoá dùng Tranzitor

Khoá dùng Transistor là loại mạch khố thơng dụng được sử dụng rộng rãi nhất
hiện nay.

2.2.1 Các kiểu mắc Transistor trong mạch khoá

Việc mắc Transistor trong mạch khố hồn tồn giống như trong các mạch khuếch
đại, nhưng chế độ làm việc của Transistor trong mạch khoá khác hẳn chế độ làm việc của
nó trong mạch khuếch đại.

Ở trong mạch khuếch đại điểm làm việc của Transistor nằm trong vùng khuếch
đại đoạn tuyến tính của đặc tuyến Vơn – Ampe.

Ở mạch khố điểm làm việc của Transistor không nằm cố định ở vùng khuếch đại

mà di chuyển từ vùng cắt khi khoá tắt sang vùng bão hồ khi khố thơng.

Cách mắc Transistor trong mạch khố có 4 kiểu giống như trong mạch khuếch đại.
Đó là:

- Mắc cực Emitơ chung (EC)
- Mắc cực Bazơ chung (BC)
- Mắc cực Colectơ chung (CC)
- Mắc theo kiểu hình sao.

Kiểu mắc EC thường được sử dụng trong trường hợp khuếch đại tín hiệu. Kiểu
mắc BC thường được sử dụng trong mạch điều khiển nguồn. Kiểu mắc CC thường được
sử dụng trong các mạch phối hợp trở kháng. Kiểu mắc hình sao thường được sử dụng tạo
ra 2 tín hiệu ngược pha nhau.

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

- Hệ số khuếch đại cả điện áp lẫn dịng điện lớn.

- Cơng suất tín hiệu kích thích để khoá chuyển trạng thái nhỏ (tức là độ nhạy làm
việc cao)

- Độ ổn định làm việc tốt.

R b R c

T
C v

u v(t) u r(t)

+Ec

a) Mắc Emitơ chung

uv(t) u r(t)

+Ec

T

Rb
Rc

RE

b) Mắc Bazơ chung

Rb

RE

T

Cv

uv(t)

ur(t)
+Ec

c) Mắc Colectơ chung

Rb

RE

T

Cv

uv(t)

u

r1(t)

ur2(t)
Rc

+Ec

d) Mắc hình sao
Hình 2.2: Các kiểu mắc Transistor trong mạch khoá

2.2.2 Q trình dừng trong khố EC 
Xét mạch khoá EC

RB

RC

T

uv(t)

ur(t)
+Ec

E2

E1

UBE

UCE

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

IC
C
E
C
R
CE

U EC

U bh

B IB1

B2
I
B3
I
B4
I
B5
I
B6
I
I
II
III

Hình 2.4: Đặc tuyến Vôn – Ampe. iC = f(UCE) với iB = const

Đặc tuyến Vôn – Ampe này được chia làm 3 vùng:
I – Là vùng khuếch đại

II – Là vùng bão hoà
III – Là vùng cắt.

Từ phương trình EC – ICRC – UCE = 0 (2.1)

Ta có:

C
CE
C
C

R

U

E

I





Chúng ta xét lần lượt các chế độ làm việc của khoá. 
a) Chế độ tắt:

Ở chế độ tắt điện áp trên khoá làm cho mặt ghép E-B và B-C của transistor đều
phân cực ngược khi đó trong mạch chỉ tồn tại các dòng điện ngược nhỏ.

IB
(-)

≈ - IC0 ; IC
(-)

≈ +IC0

0
0
)
(
C
C

n

C

I









; IC
(-)

≈ 0

Trong đó β là hệ số khuếch đại dòng của Transistor trong sơ đồ EC mắc phân cực
thuận.

Trong đó βn là hệ số khuếch đại dòng của Transistor trong sơ đồ EC mắc phân cực

ngược.

Các dòng ngược IB
(-)

, IC
(-)

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

-IC0

+IC0

-UCC

iC
(-)

iB
(-)

Hình 2.5: Biểu diễn dòng ngược IB
(-)

, IC
(-)

và IC0

Trong đó IC0 là dịng điện cực C khi tắt, IC0 phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường

xung quanh, nó có giá trị khá nhỏ.

+ Trong sơ đồ trên tại đầu vào ta có:
IB

(-)

.RB + UBE
(-)

– E1 = 0 (2.2)

Ta rút ra biểu thức sau:
UBE

(-)

= E1 – IC0max.RB ≤ UBE tắt. (2.3)

Khi RB tăng thì điện áp đặt vào phải tăng, tức là biên độ điện áp vào phải lớn khoá

làm việc kém nhạy.

UBE tắt là điện áp mặt ghép B-E để Transistor tắt

+ Tại đầu ra ta có:
UCE

(-)

= EC – IC0.RC (2.4)

Chọn RC nhỏ sao cho IC0.RC << |EC|

thì UCE t ắt = EC (2.5)

Hai điều kiện (2.3) và (2.5) cần thiết để khoá tắt.

b) Chế độ thông

*Chế độ khuếch đại:

Lúc này B-E được phân cực thuận mức tín hiệu vào mạch khố chuyển lên E2. β là

</div>

Bài giảng Kỹ thuật xung-số

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN </b>

<b>KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ </b>

<b> </b>

<b> </b>

<b>KỸ THUẬT XUNG – SỐ</b>

%

100

.

<i>U</i>

<i>U</i>







.

100

%

<i>I</i>

<i>I</i>









<i>E</i>

<i>t</i>

<i>0</i>

<i>u</i>



<i>u</i>

<i>u</i>

<i>u</i>



E

t

0

u

u

u

u

u

u

-E



U



U

tx

tx

tx

0

0

E

E

u

u

t

t

-E

<i>t</i>



<i>tx</i>

<i>0</i>

<i>E</i>

<i>u</i>

<i>t</i>



<i>T</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>T</i>

<i>R</i>

<i>U</i>

<i>E</i>

<i>I</i>





<i>I</i>

<i>I</i>

<i>I</i>

