KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 5

Đây là loại mạch có một trạng thái ổn định bền. Trạng thái thứ hai của nó chỉ ổn định trong một khoảng thời gian nhất định nào đó (phụ thuộc vào tham số của mạch) sau đó mạch lại quay về trạng thái ổn định bền ban đầu. Vì thế, mạch còn có tên là trigơ một trạng thái ổn định hay đa hài đợi hay đơn giản hơn là mạch rơ le thời gian. 3.3.1. Đa hài đợi dùng tranzito Hình 3.17a chỉ ra mạch điện nguyên lí và hình 3.17b là giản đồ điện áp - thời...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KĨ THUẬT XUNG - SỐ, Chương 5Chương 5: MẠCH KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT TRẠNG THÁI ỔN ĐỊNH Đây là loại mạch có một trạng thái ổn định bền. Trạng tháithứ hai của nó chỉ ổn định trong một khoảng thời gian nhất địnhnào đó (phụ thuộc vào tham số của mạch) sau đó mạch lại quayvề trạng thái ổn định bền ban đầu. Vì thế, mạch còn có tên làtrigơ một trạng thái ổn định hay đa hài đợi hay đơn giản hơn làmạch rơ le thời gian.3.3.1. Đa hài đợi dùngtranzito Hình 3.17a chỉ ra mạch điện nguyên lí và hình 3.17b làgiản đồ đlện áp - thời gian minh họa nguyên lí hoạt động củamạch đa hài đợi dùng tranzito.Hình 3.17: Mạch điện nguyên lý đa hài đợi dùng tranzito (a), giảnđồ thời gian qua bốn điểm đo Uvào; UB1; UB2; Ura (b) Thực chất mạch hình 3.17a là một trigơ RS, trong đó mộttrong các điện trở hồi tiếp dương được thay bằng một tụ điện.Trạng thái ban đầu T2 mở -T1 khóa nhờ R, T2 mở bão hòa làmUCE2 = UBEI = 0 nên T1 khóa, đây là trạng thái ổn định bền(gọi là trạng thái đợi). Lúc t = to có xung điện áp dương ở lối vào mở T1, điện thếcực colectơ của T1 giảm từ +E xuống gần bằng 0. Bước nhảy 1điện thế này thông qua bộ lọc tần số cao RC đặt toàn bộ đến cựcbazơ của T2 làm điện thế ở đó đột biến từ mức thông (khoảng+0,6v) đến mức -E + 0,6v ≈ -E, do đó T2 bị khóa lại. Khi đó T1được đuy trì ở trạng thái mở nhờ mạch hồi tiếp dương R1R2ngay cả khi điện áp vào bằng 0. Tụ C (đấu qua R đến điện thế+E) bắt đầu nạp điện làm điện thế cực bazơ T2 biến đổi theo quyluật : UB2 ≈ E [ 1 - 2exp( -t/RC )] (3-15) 2Với điều kiện ban đầu: UB2(T = to) = -Evà điều kiện cuối: UB2(T -> ∞) = E T2 bị khóa cho tới lúc t = t1 (h.3.17b) khi UB2 đạt tới giá trl+0,6 khoảng thời gian này xác định từ điều kiện UB2(t1) = 0 vàquyết định độ dài xung ra tx: t1- to = tx = RCln2 = 0,7RC (3-16) Sau lúc t = t1, T2 mở và quá trình hồi tiếp dương qua R1,R2 đưa mạch về lại trạng thái ban đầu, đợi xung vào tiếp sau(lúc t = t2). Lưu ý những điều trình bày trên đúng khiT > tx > τx(3-17)(τx là độ rộng xung vào và Tv là chu kì xung vào) và khiđiều kiện (3-17) được thỏa mãn thì ta luôn có chu kì xungra Tra = Tv.3.3.2. Mạch đa hài đợi dùng IC thuật toán 210Hình 3.18: Nguyên lý mạch đa hài đợi dùng IC. Khởi động bằng cực tính dương (a), cực tính âm (c), giản đồ điện áp tương ứng (b) và (d) 211 Hình 3.18a đưa ra một dạng của sơ đồ nguyên lí mạch đahài đợi dùng IC thuật toán và hình 3.18b là giản đồ thời gian giảithích hoạt động của mạch. Để đơn giản, giả thiết IC được cungcấp từ một nguồn đối xứng ±E và khi đó Uramax = |Uramin| =Umax Ban đầu lúc t < t1, Uv = 0; D thông nối đất (bỏ qua sụt áp thuận trên điôt) do Ura =-Umax từ đó UN= Uc = 0. Qua mạch hồi tiếp dương R1 R2, -Umax đưa tới đầu vào P điện áp Up = -βUmax. R(vớ β =R 1 là hệ số phân áp mạch hồi tiếp). Đây là trạng thái ổn 1+i R2 định bền (trạngthái đợi) củamạch. Lúc t = t1 có xung nhọn cực tính dương tới đầu vào P. Nếubiên độ thích hợp vượt hơn giá trị -βUmax, sơ đồ lật sangtrạng thái cân bằng không bền với Ura =+Uramax= Umax và qua mạch hồi tiếp dương có Up = βUmax.Sau lúc t1, điện áp ra Umax nạp cho tụ C làm cho Uc = UNdương dần cho tới lúc t=t2 khi đó UN = βUmax thì xảy ra độtbiến do điện thế đầu vào vi mạch UN- Up đổi dấu, điện áp ra đổidấu lần thứ hai Ura= -Umax (lưu ý trong khoảng t1 - t2, UN = Uc> 0 nên điôt bị phân cực ngược và tách khỏi mạch). Tiếp đó, sau lúc t2 tụ C phóng điện qua R hướng tới giá trịđiện áp ra lúc đó là - Umax lúc t = t3, Uc = Un ≈ 0 điốt trở nênmở, ghim mức thế đầu vào đảo ở giá trị 0, mạch quay về trạngthái đợi ban đầu. Nếu xung khởi động Uvào cực tính âm, có thểdùng sơ đồ hình 3.18c với tần số xung ra thay đối được nhờ R.Hoạt động của mạch được minh họa trên đồ thị hình 3-18d. Với 3.18a, b ta có nhận xét độ rộng xung τx = t2-t1 có liênquan tới quá trình nạp cho tụ C từ mức 0 tới mức -βUmax .Từ đó,+ giả với =|U | = ta cóthiết U ramax- ra U max mi n U (t) = (t) = (1− (3-18) Uc NU max e t/RC ) 212thay giá trị Uc(t1) = 0, Uc(t2) = βUmax vào phương trình (3-18) tacó R τ x = t 2 − = 1 = RCln1+ (3-19) t1 RCln 1 1− β ...