KỸ THUẬT XUNG

Chương I : Tín hiệu xung và các khái niệm cơ bản
Định nghĩa
Tín hiệu xung là dòng điện hay điện áp tồn tại trong một khoảng thời gian rất ngắn có thể so sánh được với quá trình quá độ xảy ra trong mạch điện mà chúng tác dụng.
II. Đặc tính
Là những tín hiệu gián đoạn có giá trị biến thiên không liên tục theo thời gian.
Trong KTDT có 3 dạng tín hiệu xung là
+ xung dòng
+ xung áp
+ xung ánh sáng
II. Đặc tính
Tín hiệu xung được tạo ra bằng mạch điện tử tích hợp.
+ Mạch điện tử tạo ra 1 xung riêng biệt gọi là xung đơn.
+ Mạch tạo ra 1 chuỗi xung liên tiếp gọi là dãy xung.
II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp là
+ Xung vuông đơn cực

II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp
+ Xung tam giác
II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp
+ Xung vuông lưỡng cực
II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp
+ Xung nhọn lưỡng cực
II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp
+ Xung răng cưa
II. Đặc tính
Các dạng xung thường gặp
+ Xung nấc thang
III. Các thông số của tín hiệu xung
Xung đơn (xung hình thang lý tưởng)

III. Các thông số tín hiệu xung
2. Dãy xung
III. Các thông số của tín hiệu xung
2. Dãy xung
Độ rộng xung: là thời gian tồn tại của xung (thời gian ứng với điện áp cao ton hay tx )
Chu kỳ xung: là khoảng cách về mặt thời gian giữa 2 xung liên tiếp trong 1 dãy xung đều
III. Các thông số của tín hiệu xung
2. Dãy xung
Độ rỗng của dãy xung Qx = Tx/tx
Hệ số lấp đầy xung ηx = 1/Qx = tx/Tx
Tần số xung Fx = 1/Tx = 1/ (Qx.tx)
IV. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
1.Hàm đột biến
Trong đó
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
Hàm đột biến




Trong đó
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
2. Hàm tuyến tính
Với k= tang α
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
2. Hàm tuyến tính
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
3. Hàm mũ giảm
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
3. Hàm mũ giảm

III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
4. Hàm mũ tăng
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
4. Hàm mũ tăng
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
5. Một số ví dụ
Viết phương trình toán học của các hàm sau
<=>
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
5. Một số ví dụ
Viết phương trình toán học của các hàm sau
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
5. Một số ví dụ
Viết phương trình toán học của các hàm sau
III. Các hàm toán học dùng để phân tích 1 tín hiệu xung
5. Một số ví dụ
Viết phương trình toán học của các hàm sau
IV. Phương pháp khảo sát tín hiệu xung
Phương pháp tích phân kinh điển
- Phương trình mạch :



Nghiệm của y(t) như sau :

IV. Phương pháp khảo sát tín hiệu xung
Phương pháp tích phân kinh điển (tt)
Nghiệm của phương trình thuần nhất

IV. Phương pháp khảo sát tín hiệu xung
Nghiệm p1, p2, pn có dạng như sau:




IV. Phương pháp khảo sát tín hiệu xung
2. Phương pháp toán tử Laplace
Biến đổi Laplace 1 phía được xác định như sau:


- Bảng Laplace
Chương II: Biến đổi dạng sóng bằng R, L, C
Mạch lọc thông cao RC
Khái niệm
Còn được gọi là mạch thượng thông, đó là mạch cho tín hiệu tần số cao đi qua 1 cách dễ dàng nhưng đồng thời làm suy giảm biên độ tín hiệu ở tần số thấp.
I. Mạch lọc thông cao RC
Khái niệm (tt)
Mạch lọc thông cao thường được ứng dụng trong KTDT để ghép giữa các tầng khuếch đại
Trong KT xung thường dùng để xén tín hiệu vào theo độ dài
Còn gọi là mạch vi phân
I. Mạch lọc thông cao RC
2. Sơ đồ mạch và hàm truyền
Sơ đồ mạch



I. Mạch lọc thông cao RC
b. Hàm truyền
I. Mạch lọc thông cao RC
3. Tìm đáp ứng xung của mạch với tín hiệu vào

I. Mạch lọc thông cao RC
I. Mạch lọc thông cao RC
3. Tìm đáp ứng xung của mạch đối với tín hiệu vào có dạng (tt)
Ta có

I. Mạch lọc thông cao RC






nếu thời gian 𝛕 = RC càng nhỏ thì dòng nạp càng tăng I nạp= càng tăng
I. Mạch lọc thông cao RC
Điện áp VR và VC như sau (𝛕<
I. Mạch lọc thông cao RC
4. Sử dụng mạch để vi phân tín hiệu vào
Xét mạch lọc thụ động


I. Mạch lọc thông cao RC
Phương trình điện thế

I.Mạch lọc thông cao RC
I.Mạch lọc thông cao RC
I.Mạch lọc thông cao RC
Kết luận :
Để mạch lọc thông cao là mạch vi phân thì phải thỏa mãn điều kiện
𝛕 = RC <<
<=> Vo(t)/RC >>dVo(t)/dt
Khái niệm
Còn được gọi là mạch hạ thông, đó là mạch cho tần số thấp đi qua dễ dàng nhưng làm suy giảm biên độ tín hiệu ở tần số cao.

II.Mạch lọc thông thấp RC
1. Khái niệm (tt)
Thường dùng để lọc nhiễu trong các hệ thống số hay tín hiệu số
Còn gọi là mạch tích phân
II.Mạch lọc thông thấp RC
2. Sơ đồ mạch và hàm truyền
a. Sơ đồ mạch
II.Mạch lọc thông thấp RC
b. Hàm truyền


II.Mạch lọc thông thấp RC
I. Mạch lọc thông cao RC
3. Tìm đáp ứng xung của mạch với tín hiệu vào

Giải:
II.Mạch lọc thông thấp RC
II.Mạch lọc thông thấp RC
Dạng sóng đầu ra (𝛕<
Tại t<0 : vin = 0 > Vc(0)=0
Tại t=0: Vin = a, Vc(0)=0
Vo(t)=Vc(0)=0
Tại 0 tụ C nạp đến giá trị a
Vo tăng đến a (v)
Tại t=to: Vin = a, Vc(to)= a
Vo(to)=Vc(to)=a
- Tại t>to: tụ xả theo chiều ngược lại qua R về 0v
II.Mạch lọc thông thấp RC
4. Sử dụng mạch để tích phân tín hiệu vào
Phương trình điện thế
II.Mạch lọc thông thấp RC

II.Mạch lọc thông thấp RC
Kết luận :
Để mạch lọc thông thấp là mạch tích phân thì phải thỏa điều kiện
II.Mạch lọc thông thấp RC
Khái niệm
Là mạch sử dụng các phần tử R và cuộn cảm L để tạo ra mạch lọc thông cao
2. Sơ đồ mạch

III.Mạch lọc thông cao RL
3. Hàm truyền





* Kết luận: Mạch RC và RL thay thế cho nhau về bản chất
III.Mạch lọc thông cao RL
Khái niệm
Sơ đồ mạch
IV.Mạch lọc thông thấp RL
3. Hàm truyền





* Kết luận: Mạch RL và mạch RC có thể thay thế cho nhau về bản chất
IV.Mạch lọc thông thấp RL
Khóa Diode
Khái niệm
Diode là linh kiện bán dẫn, được chế tạo từ những chất bán dẫn mà chúng chỉ cho dòng điện đi qua 1 chiều.
Kí hiệu
Chương 3: Chuyển mạch điện tử
2. Đặc tính tĩnh
a. Chưa phân cực
b. Phân cực nghịch
c. Phân cực thuận
I. Khóa Diode
2. Đặc tính tĩnh
3. Đặc tính động (đặc tính tần số)
Các diode khi chuyển từ tắt sang dẫn hầu hết đều dẫn ngay. Nhưng khi chuyển từ dẫn sang tắt thì D không tắt ngay mà dẫn thêm 1 khoảng thời gian nữa rồi mới tắt (làm cho tốc độ chuyển đổi trạng thái của D sẽ hạn chế )
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
a. Sơ đồ mạch và dạng sóng
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
Dạng sóng
I. Khóa Diode
2. Đặc tính động
b. Nguyên lý làm việc
t<0 : vi=0 >D tắt
0≤t Va>Vk => D phân cực thuận
Dòng Id= If= (a-Vγ)/R (Vγ: điện áp rơi trên D khi D phân cực thuận)
Diode tích giữ điện tích (+)
- t ≥to: vi=0, D chưa tắt mà dẫn thêm 1 khoảng thời gian nữa, gọi là thời gian xả của D
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
tx: thời gian xả điện tích dư được tích lũy ở mặt ghép p-n
tph: thời gian phục hồi khả năng ngắt dòng của diode
Do sự tồn tại của tx, tph làm hạn chế tốc độ chuyển đổi của khóa Diode (tức hạn chế tần số làm việc của mạch). Vì vậy cần giảm tx,tph bằng các biện pháp sau:
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
+Đặt điện áp ngược lên D khi tín hiệu vào = 0. Tuy nhiên biện pháp này có nhược điểm là phải dùng nguồn bên ngoài-> tính toán mạch thiết kế phức tạp.
+ Có thể khắc phục biện pháp trên bằng cách mắc thêm R//C
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
Giải thích:
+ t<0: vc= 0, tụ c ko được nạp điện
+ 0≤t Tại t= 0: do tính chất điện áp trên tụ C ko đột biến nên Vc=0 => tụ C trở thành dây dẫn nối tắt qua R
Tại tI. Khóa Diode
3. Đặc tính động
+ t>to: Vi= 0 (nối tắt nguồn), do tính chất tụ C ko đột biến nên Vc= a. Lúc đó tụ C//R//D với chiều(-) đặt vào A, chiều (+) đặt vào K => D phân cực ngược=> nhanh chóng tắt
I. Khóa Diode
3. Đặc tính động
Khái niệm
- BJT được chế tạo trên 3 loại bán dẫn tạp chất p-n và tùy theo sự sắp xếp của 3 vùng bán dẫn đó mà tạo thành 2 cấu trúc đặc trưng của BJT là p-n-p và n-p-n
II. Khóa BJT
II. Khóa BJT
1. Khái niệm
PNP
NPN
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
Mạch phân cực phân áp mắc EC
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
II. Khóa BJT
a. Đặc tuyến vào của BJT
II. Khóa BJT
b. Đặc tuyến ra của BJT
+ Mạch EC: dùng chung cực E, tín hiệu vào ở cực B, th ra ở cực C => KD dòng và áp
+ Mạch BC: dùng chung cực B, tín hiệu vào cực E, th ra cực C => ko KD dòng, có thể KD áp
+ Mạch CC: dùng chung cực C, tín hiệu vào B, th ra cực E => ko KD áp, chỉ KD dòng, có thể dùng để KD đệm-> phối hợp trở kháng
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
Trên đặc tuyến ra của BJT có 3 vùng làm việc tương ứng
+ Vùng ngưng dẫn(ngắt dòng): Je và Jc phân cực ngược=> BJT tắt, chỉ có dòng các hạt thiểu số (dòng rò Ico) chạy qua. Nội trở lớn, điện thế 3 cực cách ly nhau
+ Vùng khuếch đại: Je phân cực thuận, Jc phân cực ngược=> BJT dẫn, trong BJT xuất hiện dòng điện chạy qua và thõa mãn các biểu thức sau:
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
Ie= Ic+Ib
Ic= βIb
+ Vùng bão hòa: 2 tiếp giáp Je và Jc đều phân cực thuận, sụt áp trên Je và Jc khá nhỏ có thể bỏ qua, điện thế 3 cực xấp xỉ bằng nhau
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
* Bảng tham số của BJT ( BJT có công suất nhỏ)
II. Khóa BJT
2. Đặc tính tĩnh
Khi BJT đang tắt chuyển sang dẫn thì hầu hết đều dẫn ngay(xem thời gian trễ rất nhỏ), nhưng khi BJT chuyển từ dẫn sang tắt thì các BJT không tắt ngay mà tiếp tục dẫn thêm một khoảng thời gian nữa rồi mới tắt. Điều này làm hạn chế tần số làm việc của BJT


II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
a. Sơ đồ mạch và dạng sóng
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
b. Nguyên lý làm việc
t<0: vi=0, bjt tắt(je và jc pcn)-> có dòng Ico chạy từ C->B
Vì dòng Ico là tham số nhạy cảm với nhiệt độ nên khi nhiệt độ tăng thì Ico tăng-> tạo sụt áp trên Rb-> tạo ra điện thế VRb= Ico.Rb tăng.
Nếu VRb = Vb>Vγ thì BJT sẽ dẫn gọi là bị dẫn bởi dòng Ico hay còn gọi là bị dẫn bởi tác dụng nhiệt
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Điều kiện để BJT tắt là:
Vb=Vbe=Vi+Ico max.Rb≤Vγ
hay Vi ≤ Vγ – Ico max.Rb
(với Ico max là dòng Ico ứng với nhiệt độ lớn nhất mà tại đó BJT làm việc )
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
- 0 ≤ t ≤ to
Tại t=0: Vi=a>0 (Je pct, Jc pcn), BJT dẫn nhưng thực tế ko dẫn ngay mà phải sau 1 khoảng thời gian t1 gọi là thời gian trễ của tín hiệu xung, lúc đó BJT mới dẫn
t1: thời gian để Ico tăng từ 0 ->0,1.Ico max
t2: thời gian BJT bắt đầu dẫn ở chế độ khuếch đại (thời gian lên)
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Lúc này dòng làm việc thõa mãn biểu thức
Ie= Ib+ Ic và Ic=β.Ib
Ib tăng-> Ic tăng-> Vo= (Vcc-Ic.Rc) giảm
Khi Vo = Vomin, giá trị của dòng Ic lúc đó gọi là dòng Ic bão hòa (Ics) và Vomin= Vces (bh)
Ics= (Vcc- Vces)/Rc ≈ Vcc/Rc
Giá trị dòng Ib mà tại đó dòng Ic đạt đến giá trị dòng Ics gọi là Ib ngưỡng
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Ibn= Ics/βmin
Điều kiện để BJT dẫn bão hòa
Vbe>Vγ
Ib>Ibn = Ics/βmin
t3: thời gian BJT làm việc ở chế độ bão hòa, trong thời gian này BJT cũng tích lũy các điện tích dư trong vùng B của BJT
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
t≥to => vi=0
t4: thời gian BJT xả điện tích dư trong vùng B
t5: BJT ra khỏi chế độ bão hòa bắt đầu dẫn ở khuếch đại gọi là thời gian xuống hay độ dài sườn sau của tín hiệu xung.
=> Do tồn tại t2,t4 và t5 làm hạn chế tốc độ chuyển đổi trạng thái của BJT -> phải làm giảm t2, t4, t5
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
- Để làm giảm t2 tức là làm cho BJT nhanh chóng chuyển từ tắt sang bão hòa thì người ta tăng vi= a -> kích dòng Ib khá lớn-> Ic cũng sẽ tăng nhanh hơn-> sụt áp trên Rc càng lớn-> làm cho Vo nhanh chóng giảm đến Vces-> làm cho BJT nhanh chóng chuyển từ tắt sang dẫn bão hòa.
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Khi BJT dẫn bão hòa, do Vi lớn, dòng Ib duy trì cho BJT dẫn bão hòa cũng lớn-> lượng điện tích dư được tích lũy trong vùng nền B càng tăng .
Vì thế để xả điện tích dư này thì thời gian xả hết càng tăng (t4 tăng), do đó giảm được t2 mà tăng t4 => người ta không dùng biện pháp này
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng tụ Cb mắc song song với điện trở Rb
Giải thích:
+ t< 0: tụ C ko được nạp điện, BJT ngưng dẫn
+ t=0 : Vi=a>0 , Vc= 0 , toàn bộ Vin đặt vào BE => BJT bắt đầu dẫn
+ 0a
BJT chuyển từ khuếch đại sang bão hòa
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
+ t=to: Vin=0, khi đó tụ C //R và Diode BE , tụ C đóng vai trò là nguồn phân cực ngược nên BJT nhanh ngắt
Ví dụ bài toán thiết kế mạch
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Khi BJT dẫn bão hòa thì Vce=0,2 (v)
Ic= (Vcc-Vce)/R = (12-0,2)/300 = 39,3(mA)
Để BJT dẫn bão hòa thì Ib> Ic/βmin.
Chọn Ib= 2.Ic/βmin = (2.39,3)/50= 1,572(mA)
=> R1 = (Vi-Vbe)/Ib = (5-0,8)/1,572= 2,67(KΩ)
Vậy chọn R1= 2,7(KΩ)
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Mắc thêm D // Rrole
Nếu dùng BJT thì điện áp phải lớn hơn 2.Vdc = 24V
Công suất tiêu tán trên BJT được tính là
Ptt=
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Chọn BJT thõa : - Vceo ≥ 2.Vcc
- Pbjt ≥ 2.Pc
- Ic ≥ 2.Icsat ( Ic= (1,4-> 1,8) Icsat)
Chọn R : - phụ thuộc vào thông số điện trở
- công suất tiêu tán
II. Khóa BJT
3. Đặc tính động
Khái niệm
- Mạch dùng để so sánh giữa 1 tín hiệu vào với 1 tín hiệu chuẩn Vr
- Khi tín hiệu vào vượt qua Vr thì ngõ ra của mạch tạo ra 1 tín hiệu để đánh dấu thời điểm khác biệt đó
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
2. Phân loại
Dùng Diode
Dùng BJT
Dùng OpAmp
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Dùng diode
Xem diode là lý tưởng thì
Vi< 0 => D tắt => Vo = VR = 0
Vi ≥ 0 => D dẫn => Vo ‡ 0 ( Vo đánh dấu thời điểm Vi vượt qua điểm 0v)
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
b. Dùng BJT
Dùng mạch vi sai
Nếu Vi1 = Vi2 => ib1 = ib2 => ic1 = ic2
Khi Rc1 = Rc2 thì
Vo1 = Vcc – ic1.Rc1
Vo2 = Vcc – ic2.Rc2
Vo = 0
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
+ Nếu Vi1 > Vi2 => ib1 > ib2 => ic1 > ic2
VRc1 > VRc2
Vo1 < Vo2 => Vo <0
+ Nếu Vi1 < Vi2 => ib1 < ib2 => ic1 < ic2
VRc1 < VRc2
Vo1 > Vo2 => Vo > 0
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
c. Dùng OpAmp
OpAmp là linh kiện được tích hợp gồm 2 ngõ vào đảo và ko đảo ,1 ngõ ra
OpAmp hoạt động được cần phải cung cấp 1 nguồn điện áp đối xứng dương và âm, điểm giữa của cặp nguồn này được xem là mass (0V)
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Khi tín hiệu đưa vào ngõ vào đảo V-, V+ nối mass thì ta nhận được tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào
Khi tín hiệu đưa vào ngõ vào V+, V- nối mass thì ta nhận được tín hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Ký hiệu và sơ đồ tương đương
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Đối với khuếch đại thuật toán lý tưởng
+ Avol : hệ số khuếch đại điện áp vòng hở: đây chính là hệ số kd của chính bản thân KDTT, về mặt lý tưởng có giá trị vô cùng lớn khoảng 10^6 -> 10^9 lần
+ Zin: trở kháng vào : đó là trở kháng nhìn từ 2 ngõ vào V+ và V-. Nó có giá trị rất lớn về mặt lý tưởng
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
+ Zout: trở kháng ra. Do mạch mắc kiểu C chung nên Zo cỡ vài trăm Ω, so với Zin thì Zo = 0
+ Vo = Avol . (V+ - V-)
V+ > V- : ngõ ra Vo bão hòa dương (+E)
V+ < V- : ngõ ra Vo bão hòa âm (- E)
Với E là giá trị điện thế bão hòa ngõ ra của OpAmp (EChương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Khi sử dụng OpAmp trong chế độ xung, người ta sử dụng OpAmp thực hiện chức năng như 1 mạch so sánh điện thế
a1. So sánh 2 tín hiệu vào khác cực tính
V2: nguồn điện áp ko đổi
V1: nguồn điện áp biến đổi tuyến tính theo chiều ngược lại (hay chiều âm)
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
V-(v1 = 0) = V2.R1 / (R1 + R2)
V-(v2 = 0) = -V1.R2 / (R1 + R2)
V- = (V2.R1 – V1.R2)/ (R1 + R2)
Khi V- = 0 thì V2.R1 – V1.R2 = 0  V1/V2 = R1/R2
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Nếu R1 = R2 = R
Khi V2 > V1 thì V- >0 hay V- > V+
=> Vo bão hòa âm (-E)
Khi V2< V1 => V- <0 hay V- < V+
Vo bão hòa dương (+E)
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
a2. So sánh 2 tín hiệu vào cùng cực tính
KDTT lý tưởng : Zin = ∞ => Iin = 0
Vr1 = Vr2 = 0
V- = V1, V+ = V2
Khi V1 > V2 => V- > V+ => bão hòa âm
Khi V1 < V2 => V- < V+ => bão hòa dương
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
Mạch so sánh
Đây là mạch dùng để xén tín hiệu vào, khi tín hiệu vào vượt quá 1 mức điện thế ngưỡng VN (gọi là ngưỡng xén)
Tùy thuộc vào linh kiện cấu thành mạch xén, người ta chia làm các loại : mạch xén dùng diode, mạch xén dùng diode zener và mạch xén dùng BJT
Chương III: Mạch so sánh, mạch xén
II. Mạch xén
- Tùy thuộc vào tín hiệu ngõ ra mà ta có mạch xén trên, mạch xén dưới và mạch xén 2 mức
Tùy thuộc vào linh kiện tích cực sử dụng trong mạch xén mắc với tải mà ta có mạch xén nối tiếp hoặc mạch xén song song
Chương III: Mạch xén
I. Khái niệm
Dùng Diode
Mạch xén trên






Mạch xén song song
Vi > VN: D dẫn => Vo = VN
Vi ≤ VN: D tắt => Vo = Vi
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
a. Mạch xén trên







Mạch xén nối tiếp
Vi > VN: D tắt => Vo = VN
Vi ≤ VN: D dẫn => Vo = Vi
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
Đặc tuyến hàm truyền đạt : biểu diễn sự phụ thuộc tín hiệu ngõ ra với tín hiệu ngõ vào
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
Dạng tín hiệu ra khi tín hiệu vào hình sin
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
b. Mạch xén dưới







Mạch xén song song






Vi ≥ VN : D tắt
⇒ V0 = Vi
Vi < VN : D dẫn
⇒ V0 = VN
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
b. Mạch xén dưới






Mạch xén nối tiếp
Vi > VN : D dẫn
⇒ V0 = Vi
Vi ≤VN : D tắt
⇒ V0 = VN
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
Dạng sóng đầu ra
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
c. Mạch xén 2 mức
Nếu Vi < VN1 < VN2 : D1 dẫn, D2 tắt => Vo = VN1
Nếu VN1 < Vi < VN2 : D1 tắt, D2 tắt => Vo = Vi
Nếu Vi > VN2 > VN1 : D1 tắt, D2 dẫn => Vo = VN2
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
Dạng tín hiệu ngõ ra khi ngõ vào có dạng hình sin
Chương III: Mạch xén
II. Các loại mạch xén
- Là mạch dao động tạo sóng vuông, vì sóng vuông là chồng chất của nhiều sóng sin có tần số khác nhau
Chương IV: Mạch dao động đa hài
I. Khái niệm chung
Có 2 loại
Theo linh kiện cấu thành dùng BJT, Op-Amp, cổng logic, vi mạch đinh thời IC 555
Theo chế độ làm việc
+ 2 trạng thái bền
+ 1 trạng thái bền
+ 0 trạng thái bền
Chương IV: Mạch dao động đa hài
II. Phân loại
Dao động đa hài 2 trạng thái bền
Khái niệm
Là mạch dao động có 2 Transistor nhưng cả 2 T đều bền
b. Sơ đồ
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
d. Nguyên lý làm việc
- Mạch dao động đa hài 2 trạng thái bền thực chất gồm 2 mạch khuếch đại ghép kiểu hồi tiếp dương, tuy 2 phần khuếch đại có số linh kiện giống nhau Rc1= Rc2, R1= R2, C1= C2, Q1, Q2 cùng loại nhưng xét về mặt thực tế thì 2 nữa mạch ko thể giống nhau hoàn toàn bởi vì có sự sai số khác trong cùng 1 BJT hay điện trở R hay tụ C
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
- Khi có điện áp nguồn Vcc sẽ có 1 BJT dẫn mạnh hơn và BJT còn lại sẽ dẫn yếu hơn nhờ vòng hồi tiếp dương khép kín nên BJT nào dẫn mạnh hơn sẽ nhanh chóng dẫn bão hòa, BJT nào dẫn yếu hơn sẽ tắt dẫn và tắt hẳn
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
(thực tế người ta có thể chọn BJT làm việc ở chế độ khuếch đại, tuy nhiên khi BJT làm việc ở chế độ này do các thông số của BJT bị ảnh hưởng bởi nhiễu nên làm cho mạch kém ổn định, do đó để nâng cao độ ổn định của mạch người ta thường chọn BJT khi dẫn thì dẫn ở bão hòa)
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Trong mạch có nguồn âm –Vbb làm nhiệm vụ giữ cho BJT nào tắt thì tắt hẳn mà ko bị tự do kích dẫn bởi dòng rò Ico khi chưa có tín hiệu kích khởi từ bên ngoài
Cách phân cực như trên gọi là phân cực bằng 2 nguồn độc lập
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Tác dụng của tụ C1, C2 : tăng tốc độ chuyển đổi trạng thái của mạch. BJT nào tắt thì tắt hẳn nhanh chóng, BJT nào dẫn thì dẫn nhanh chóng
Xung kích khởi có thể có đặc tính dương hoặc âm là tùy thuộc vào việc bắt BJT nào đang tắt phải dẫn hoặc đang dẫn phải tắt
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Để Q1 đang tắt chuyển sang dẫn, người ta đưa xung kích khởi có đặc tính dương vào cực nền của Q1
Để Q2 đang dẫn bão hòa chuyển sang tắt, người ta dùng xung kích khởi có đặc tính âm đưa vào cực nền của Q2 làm tiếp giáp Je của Q2 phân cực yếu đi
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
+ 0 ≤ t ≤ t1: trạng thái bền ban đầu
Giả sử Q1 tắt, Q2 dẫn bão hòa

Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT

Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT

Như vậy Q2 dẫn bão hòa
<=> VbQ2 = Vbes = 0.8V
VcQ2 = Vces = 0.2V ≈ 0V
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
+ t1≤ t ≤ t2: trạng thái bền thứ 2
t = t1 => Vi >0 => Vbi ≥ Vγ => Q1 dẫn
ib1 tăng => ic1 = (β1. ib1) tăng
=> VcQ1 = Vo1 giảm => Vb2 giảm => ib2 giảm
=> điều kiện ib2> (ic2s/βmin) ko được đảm bảo
Q2 chuyển sang dẫn ở khuếch đại
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
ic2 giảm => Vo2 = VcQ2 tăng
Vb1 tăng => ib1 tăng
mà ib1 tăng => thỏa điều kiện ib1> ic1s/βmin
Q1 dẫn ở chế độ bão hòa
Lúc này VcQ1 = Vo1 = Vces = 0.2V≈ 0 V
=> Q2 tắt
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
2. Dao động đa hài 1 trạng thái bền
Khái niệm
- Là mạch có 2 trạng thái trong đó có 1 TT bền và 1 TT ko bền, bình thường mạch luôn tồn tại ở TT bền, khi có xung kích khởi thì mạch chuyển sang TT ko bền. Thời gian tồn tại ở TT ko bền chính là lúc mạch tạo độ dài xung ra rồi chuyển về TT bền ban đầu
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
0 ≤ t ≤ t1: TT bền ban đầu
Giả sử Q1 tắt, Q2 dẫn bão hòa


Ta có Q2 dẫn bão hòa => Vces2 = 0.2V≈0V
=>
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Vb1 ≤0 => Ico1.Rb1 – Vbb ≤ 0
Rb1 ≤ Vbb/Ico1 ; ib2 > ic2s/βmin

Ta có

Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Tại t1 ≤ t ≤ t1 + To : Trạng thái ko bền
t = t1, Vi đưa vào B/Q1=> Vb1 tăng và Vb1>Vγ
Q1 dẫn=> ib1 tăng => ic1 tăng
Vce/Q1 giảm => Vb2 giảm=> ib2 giảm
Điều kiện để Q2 dẫn bão hòa ko thỏa mãn=> Q2 ko còn dẫn ở bão hòa
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
Mà ib2 giảm=> ic2 giảm=> Vce2 tăng => vb1 tăng
ib1 tăng => điều kiện để Q1 dẫn bão hòa được thỏa mãn
Q1 dẫn bão hòa
Vb2= Vces1 = 0.2v ≈ 0v => Q2 tắt
Mạch chấm dứt thời gian chuyển từ trạng thái bền sang ko bền
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
ở trạng thái ko bền Q1 dẫn bão hòa, Q2 tắt => có dòng ico2 theo chiều như hình vẽ
Tụ C2 bắt đầu xả về 0 rồi nạp theo chiều ngược lại(từ Vcc -> Rb2->ngõ ra của Q1) hướng đến giá trị (Vcc+ ico2.Rb2)
Điện áp Vc2 đưa vào cực B/Q2 , Vb2>Vγ => Q2 dẫn ở khuếch đại
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
ib2 tăng=> ic2 tăng => Vo giảm => Vb1 giảm => ib1 giảm thì điều kiện Ib1> (ic1s/βmin) ko được đảm bảo
Q1 dẫn ở chế độ khuếch đại
Mà ib1 giảm => ic1 giảm => Vces1 tăng => Vb2 tăng
ib2 tăng mà điều kiện ib2> (ic2s/βmin) được thỏa mãn
Q2 dẫn bão hòa => thông qua R1 => Q1 tắt
Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT
t≥ t1+ To: thời gian phục hồi
Q1 tắt, Q2 dẫn bão hòa
Tụ C2 xả và nạp theo chiều ngược lại từ Vcc-> Rc1-> Je/Q2 đạt đến giá trị Vcc-ico1.Rc1
Khi kết thúc giai đoạn phục hồi thì mạch trở lại trạng thái bền ban đầu

Chương IV: Mạch dao động đa hài
III. Dao động đa hài dùng BJT