Kỹ thuật điện tử - Chương 3

KĨ THUẬT XUNG - SỐ"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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật điện tử - Chương 3 Chương 3 KĨ THUẬT XUNG - SỐ Kĩ thuật xung - số là thuật ngữ bao gồm một lĩnh vực khá rộng và quan trọngcủa ngành kĩ thuật điện tử - tin học. Ngày nay, trong bước phát triển nhảy vọt của kĩthuật tự động hóa, nó mang 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 giảm các chi phí về nănglượng và thời gian cho một quá trình công nghệ hay kĩ thuật, nâng cao độ tin cậy hayhiệu quả của chúng. Trong chương này, do thời gian hạn chế, chúng ta chỉ đề cập tới một số vấn đềcó tính chất cơ bản, mở đầu của kĩ thuật xung - số. Việc nghiên cứu chi tiết hơn sẽđược thực hiện ở giáo 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 mộtquá trình thông tin nào đó) có hai dạng cơ bàn: liên tục hay rời rạc (gián đoạn).Tương ứng với chúng, tồn tại hai loại hệ thống gia công, xử lí tín hiệu có những đặcđiểm kĩ thuật khác nhau mang những ưu, nhược điểm khác nhau là hệ thống liên tục(analog) và hệ thống rời rạc (digital). Nhiều khi, do đặc điểm lịch sử phát triển và đểphát huy đầy đủ ưu thế của từng loại ta gặp trong thục tế hệ thống lai ghép kết hợpcả việc gia công xử lí hai loại tín hiệu trên. Đối tượng của chương này chỉ đề cập tới loại tín hiệu rời rạc theo thời gian gọilà tín hiệu xung. Dạng các tín hiệu xung thường gặp cho trên hình 3.1. Chúng có th ể là một dãyxung tuần hoàn theo thời gian với chu kì lặp lại T, hay chỉ là một xung đơn xuất hiệnmột lần, có cực tính 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) Dãy xung hàm mũ (xungkim) 197 Hình 3.2 chỉ ra một xung vuông thực tế với các đoạn đặc trưng: sườn trước,đỉnh và sườn sau. Các tham số cơ bản là biên độ, độ rộng xung, độ rộng sườn trướcvà 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 bởi khoảng thời gian tăngvà thời gian giảm của biên độ xung trong khoảng 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 xungvuông). · Chu kì lặp lại xung T (hay t ần 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 g là tỉ số giữa độ rộng tx và chu kì T. tX γ= Ttừ đó có hệ thực : T = tx + tng và g < 1 Trong kĩ thuật xung - số, người ta thường sử dụng phương pháp số đối với dạngtín hiệu xung với quy ước chỉ có hai trạng thái phân biệt: 198 · 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 (kho ảng 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 đềnày 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 khóa điện tử đóng mở mạchvới tốc độ nhanh (l0-9 + l0-6s), do đó có nhiều đặc điểm khác với chế độ khuếch đạiđã xét ở chương 2.a - Yêu cầu cơ bản với một tranzito ở chế độ khóa là điện áp đầu ra có hai trạng tháikhác biệt: Ura ³ UH khi Uvào £ UL (3-1) § Ura £ UL khi Uvào ³ UH § Chế độ khóa của tranzito được xác đinh bởi chế độ điện áp hay dòng điện mộtchiều cung cấp từ ngoài qua 1 mạch phụ trợ (khóa thường đóng hay thường mở).Việc chuyển trạng thái của khóa thường được thực hiện nhờ một tín hiệu xung cócực tính thích hợp tác động tới đầu vào. Cũng có trường hợp khóa tự động chuyểnđổi trạng thái một cách tuần hoàn nhờ mạch hồi tiếp dương nội bộ, khi đó không cầnxung điều khiển (xem các phấn mạch tạo xung tiếp sau).Để đưa ra những đặc điểm chủ yếu của chế độ khóa, hay xét mạch cụ thể hình 3.3. ...