KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 1

"Kĩ thuật xung - số là thuật ngữ bao gồm một lĩnh vực khá rộng và quan trọng của ngành kĩ thuật điện tử - tin học. Ngày nay, trong bước phát triển nhảy vọt của kĩ thuật tự động hóa, nó mang ý nghĩa là khâu then chốt, là công cụ không thể thiếu để giải quyết các nhiệm vụ kĩ thuật cụ thể hướng tới mục đích giảm các chi phí về năng lượng và thời gian cho một quá trình công nghệ hay kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy hay hiệu quả của chúng. Trong chương...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 1 KĨ THUẬT XUNG - SỐ Chương 1: mở đầu Kĩ thuật xung - số là thuật ngữ bao gồm một lĩnh vực khárộng và quan trọng của ngành kĩ thuật điện tử - tin học. Ngàynay, trong bước phát triển nhảy vọt của kĩ thuật tự động hóa, nómang ý nghĩa là khâu then chốt, là công cụ không thể thiếu đểgiải quyết các nhiệm vụ kĩ thuật cụ thể hướng tới mục đích giảmcác chi phí về năng lượng và thời gian cho một quá trình côngnghệ hay kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy hay hiệu quả của chúng. Trong chương này, do thời gian hạn chế, chúng ta chỉ đềcập tới một số vấn đề có tính chất cơ bản, mở đầu của kĩ thuậtxung - số. Việc nghiên cứu chi tiết hơn sẽ được thực hiện ởgiáo trình Kỹ thuật xung, Kỹ thuật số và Xử lý tín hiệu số.3.1. KHÁI NIỆM CHUNG3.1.1. Tín hiệu xung và tham số Tín hiệu điện áp hay dòng điện biến đổi theo thời gian(mang nội dung của một quá trình thông tin nào đó) có haidạng cơ bản: liên tục hay rời rạc (gián đoạn). Tương ứng vớichúng, tồn tại hai loại hệ thống gia công, xử lí tín hiệu có nhữngđặc điểm kĩ thuật khác nhau mang những ưu, nhược điểm khácnhau là hệ thống liên tục (analog) và hệ thống rời rạc (digital).Nhiều khi, do đặc điểm lịch sử phát triển và để phát huy đầy đủưu thế của từng loại ta gặp trong thục tế hệ thống lai ghép kếthợp cả việc gia công xử lí hai loại tín hiệu trên. Đối tượng của chương này chỉ đề cập tới loại tín hiệu rời rạctheo thời gian gọi là tín hiệu xung. Dạng các tín hiệu xung thường gặp cho trên hình 3.1.Chúng có thể là một dãy xung tuần hoàn theo thời gian với chukì lặp lại T, hay chỉ là một xung đơn xuất hiện một lần, có cựctính dương, âm hoặc cực tính thay đổi. Hình 3.1: Các dạng tín hiệu xunga) Dãy xung vuông; b) Dãy xung tam giác (răng cưa); c) Dãyxung hàm mũ (xung kim) Hình 3.2 chỉ ra một xung vuông thực tế với các đoạn đặctrưng: sườn trước, đỉnh và sườn sau. Các tham số cơ bản làbiên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn trước và sau, độ sụt đỉnh. Hình 3.2: Các tham số của một tín hiệu xung • Biên độ xung Um xác đinh bằng giá trị lớn nhất của điện áp tín hiệu xung cóđược trong thời gian tồn tại của nó. • Độ rộng sườn trước và sườn sau (ttr và ts) xác đinh bởikhoảng thời gian tăng và thời gian giảm của biên độ xung trongkhoảng giá trị 0,l Um đến 0,9Um •Độ rộng xung tx xác định bằng khoảng thời gian có xung với biên độ trên mức0,1Um (hay mức 0,5Um tùy theo chuẩn quy ước). • Đô sụt đỉnh xung thể hiện mức giảm biên độ xung ở đoạn đỉnh xung. Với dãy xung tuần hoàn, còn có các tham số đặc trưng sau (cụ thể xét với dãy xung vuông). • Chu kì lặp lại xung T (hay tần số xung f = 1/T) là khoảng thời gian giữa cácđiểm tương ứng của hai xung kế tiếp nhau. • Thời gian nghỉ tng (h3.1a) là khoảng thời gian trống giữa hai xung liên tiếp. • Hệ số lấp đầy γ là tỉ số giữa độ rộng tx và chu kì T. γ = tX Ttừ đó có hệ thực : T = tx + tng và γ < 1 Trong kĩ thuật xung - số, người ta thường sử dụng phươngpháp số đối với dạng tín hiệu xung với quy ước chỉ có hai trạngthái phân biệt: • Trạng thái có xung (khoảng tx) với biên độ lớn hơn một mức ngưỡng UH gọi là mức cao hay mức 1, mức UH thường được chọn cỡ bằng 1/2 điện áp nguồn cung cấp. • Trạng thái không có xung (khoảng tng với biên độ nhỏ hơn một mức ngưỡng UL) gọi là mức thấp hay mức O. Mức UL được chọn tùy theo phần tử khóa (tranzito, IC). • Các mức điện áp ra trong dải UL < Ura < UH là các trạng thái cấm. Vấn đề này sẽ được đề cập kĩ hơn ở phần tiếp theo.3.1.2. Chế độ khóa của tranzito Tranzito làm việc ở chế độ khóa hoạt động như một khóađiện tử đóng mở mạch với tốc độ nhanh (l0-9 + l0-6s), do đó cónhiều đặc điểm khác với chế độ khuếch đại đã xét ở Chương 2.a - Yêu cầu cơ bản với một tranzito ở chế độ khóa là điện áp đầura có hai trạng thái khác biệt: • Ura ≥ UH khi Uvào ≤ UL (3-1) • Ura ≤ UL khi Uvào ≥ UH Chế độ khóa của tranzito được xác đinh bởi chế độ điện áphay dòng điện một chiều cung cấp từ ngoài qua 1 mạch phụtrợ (khóa thường đóng hay thường mở). Việc chuyển trạngthái của khóa thường được thực hiện nhờ một tín hiệu xungcó cực tính thích hợp tác động tới đầu vào. Cũng có trườnghợp khóa tự động chuyển đổi trạng thái một cách tuần hoàn nhờmạch hồi tiếp dương nội bộ, khi đó không cần xung điều khiển(xem các phần mạch tạo xung tiếp sau). Để đưa ra những đặc điểm chủ yếu của chế độ khóa, hãy xét mạch cụ thể hình 3.3. 200Hình 3.3: Mạch khóa (đảo) dùng Tranzito 201 Sơ đồ thực hiện được điều kiện (3-1) khi lựa chọn các mứcUH, UL cũng như các ...