Giáo trình Điện tử số: Phần 2 - Trần Thị Thúy Hà

Giáo trình Điện tử số phần 2 với 4 chương còn lại trình bày về mạch phát xung và tạo dạng xung, bộ nhớ bán dẫn, logic lập trình, ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL. Tham khảo tài liệu này để giúp ích cho quá trình học tập và giảng dạy
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện tử số: Phần 2 - Trần Thị Thúy HàHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐIỆN TỬ SỐ (Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) Lưu hành nội bộ HÀ NỘI - 2006 Chương 6: Mạch phát xung và tạo dạng xung CHƯƠNG 6: MẠCH PHÁT XUNG VÀ TẠO DẠNG XUNGGIỚI THIỆU Hầu hết các hệ thống kỹ thuật số đều yêu cầu một vài loại dạng sóng định thời, ví dụ mộtnguồn xung của bộ dao động cần thiết cho tất cả các hệ thống tuần tự định thời. Trong các hệthống kỹ thuật số, một dạng sóng xung vuông thường được sử dụng nhất. Sự tạo ra các dạng sóngxung vuông được gọi là bộ đa hài. Có ba loại bộ đa hài: • Bộ dao động đa hài (chạy tự do). • Bộ đa hài đơn ổn (một nhịp). • Bộ đa hài hai trạng thái ổn định (trigơ). Một bộ dao động đa hài chỉ là một bộ dao động để tạo ra dạng xung. Nó có hai trạng tháichuẩn mà không yêu cầu sự kích hoạt từ bên ngoài. Bộ này thường được dùng làm xung điềukhiển cho các mạch tuần tự. Một bộ đa hài đơn ổn chỉ có một trạng thái ổn định, tức là trong điều kiện trạng thái ổn địnhthì đầu ra của nó cố định. Đầu ra này ở trạng thái LOW hoặc ở trạng thái HIGH. Mạch này cầnmột xung kích khởi từ bên ngoài để cho mạch chuyển sang trạng thái khác. Mạch này vẫn giữnguyên trạng thái cũ trong một khoảng thời gian, khoảng thời gian này phụ thuộc vào các thànhphần được dùng trong mạch. Trạng thái của mạch này được xem là trạng thái ổn định bởi vì nóphục hồi trở về trạng thái ổn định mà không cần bất kỳ xung kích hoạt nào từ bên ngoài. Độ rộngcủa xung kích khởi rất nhỏ, độ rộng của xung đầu ra chỉ phụ thuộc vào khoảng thời gian mà mạchgiữ lại ở trạng thái ổn định. Mạch này được gọi là mạch một nhịp (one-shot) bởi vì một xung kíchkhởi chỉ tạo được một xung nhưng độ rộng xung lại khác. Mạch này rất hữu dụng bởi vì nó có thểtạo ra một xung tương đối dài (hàng chục mili giây) từ một xung hẹp, do đó nó còn được gọi là bộgiảm xung (pulse stretcher). Ví dụ, một bộ vi xử lý có thể phát tín hiệu cho một thiết bị bên ngoài để in một nội dungnào đó bằng cách truyền qua một xung. Thiết bị đầu ra nói chung có tốc độ chậm hơn bộ vi xử lý,do đó nó yêu cầu một xung tín hiệu trong một khoảng thời gian lâu hơn. Điều này đạt được bằngmột mạch giao tiếp có chứa bộ đa hài đơn ổn. Một mạch đa hài trong đó cả hai trạng thái đều ổn định thì được gọi là mạch đa hài hai trạngthái ổn định hay trigơ. Mạch này thực hiện việc chuyển tiếp từ một trạng thái ổn định này sangmột trạng thái ổn định khác chỉ lúc xung kích khởi được áp vào. Mạch này thường được dùng làmcác thành phần trong bộ nhớ trong các hệ thống kỹ thuật số và đã được thảo luận ở chương 5. Chương này tập trung vào sơ đồ, nguyên tắc hoạt động, ứng dụng của các mạch dao độngđa hài, mạch dao động đa hài đợi, trigơ Schmitt dựa trên các cổng TTL, CMOS và IC định thời555. Sau chương này độc giả có thể tự thiết kế các mạch dao động theo các yêu cầu cơ bản chocác ứng dụng khác nhau. 125 Chương 6: Mạch phát xung và tạo dạng xungNỘI DUNG6.1. MẠCH PHÁT XUNG6.1.1. Mạch dao động đa hài cơ bản cổng NAND TTL Cổng NAND khi làm việc trong vùng chuyển tiếp có thể khuếch đại mạnh tín hiệu đầu vào.Nếu 2 cổng NAND được ghép điện dung thành mạch vòng như hình 6-1 ta được bộ dao động đahài.VK là đầu vào điều khiển, khi ở mức cao mạch phát xung, và khi ở mức thấp mạch ngừngphát. Hình 6-1. Bộ dao động đa hài cấu trúc bằng cổng NAND Nếu các cổng I và II thiết lập điểm công tác tĩnh trong vùng chuyển tiếp và VK = 1, thì mạchsẽ phát xung khi được nối nguồn. Nguyên tắc làm việc của mạch như sau: Giả sử do tác động củanhiễu làm cho Vi1 tăng một chút, lập tức xuất hiện quá trình phản hồi dương sau: Khi đó, cổng I nhanh chóng trở thành thông bão hoà, cổng II nhanh chóng ngắt, mạch bướcvào trạng thái tạm ổn định. Lúc này, C1 nạp điện và C2 phóng điện theo mạch đơn giản hoá đượcthể hiện trong hình 6-2. C1 nạp đến khi Vi2 tăng đến ngưỡng thông VT, trong mạch xuất hiện quátrình phản hồi dương như sau: Kết quả quá trình này là: cổng I nhanh chóng ngắt còn cổng II thông bão hoà, mạch điệnbước vào trang thái tạm ổn định mới. Lúc này C2 nạp điện còn C1 phóng cho đến khi Vi1 bằngngưỡng thông VT làm xuất hiện quá trình phản hồi dương đưa mạch về trạng thái ổn định ban đầu.Mạch không ngừng dao động, khi bỏ qua điện trở đầu ra của các cổng NAND, dựa vào hình 6-2giản đồ xung của mạch được thể hiện trên hình 6-3.126 Chương 6: Mạch phát xung và tạo dạng xung V H2 EC V H2 EC R f2 ...