Kỹ thuật điện tử - Mạch dao động đa hài (multivibrator) - Võ Kỳ Châu

Mạch dao động đa hài hai trạng thái bền (bistable multivibrator) Mạch bistable là mạch có thể có một trong hai trạng thái bền (stable state) và có thể chuyển từ trạng thái bền này sang trạng thái bền kia bằng một kích thích bên ngoài (trigger). Mạch hai trạng thái bền được dùng nhiều trong các thao tác trên tín hiệu số như đếm, lưu trữ thông tin nhị phân,…
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật điện tử - Mạch dao động đa hài (multivibrator) - Võ Kỳ ChâuBiên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tửEmail: vkchau@dee.hcmut.edu.vn 12 Mạch dao động đa hài (multivibrator)12-1 Mạch dao động đa hài hai trạng thái bền (bistable multivibrator) Mạch bistable là mạch có thể có một trong hai trạng thái bền (stable state) và có thể chuyển từtrạng thái bền này sang trạng thái bền kia bằng một kích thích bên ngoài (trigger). Mạch hai trạngthái bền được dùng nhiều trong các thao tác trên tín hiệu số như đếm, lưu trữ thông tin nhị phân,…Mạch bistable còn có tên gọi khác là mạch binary, flip-flop.12-1-1 Các trạng thái bền của mạch binary Hình 12-1 biểu diễn sơ đồ của một mạch binary. Các linh kiện A1 , A2 là các transistor; ngõ vào X là base của transistor, ngõ ra Y là collector của transistor và Z là emitter. Cực tính của nguồncung cấp trên hình là dành cho transistor loại NPN. Lưu ý là ngõ ra của mỗi bộ khuếch đại đượcghép đến ngõ vào của bộ khuếch đại kia. Hình 12-1 Mạch binary với A1 , A2 là các transistor và VYY = VCC , VXX = VBB , Ry = RC . Vì tính đối xứng của mạch nên có thể dòng tĩnh của mỗi transistor là như nhau. Điều này sẽđúng nếu cả hai transistor đều được phân cực đủ âm để tắt hoặc đủ dương để bão hòa. Tuy nhiên,trong thực tế, trạng thái này ít được sử dụng như ta sẽ thấy ở các phân tích sau. Bây giờ ta thử xét trường hợp cả hai transistor đều làm việc trong vùng tích cực với dòng nhưnhau. Trong trường hợp này ta có thể tìm được dòng I1 = I 2 phù hợp với định luật Kirchhoff và đặc 1/13Biên soạn: Võ Kỳ Châu – Bộ môn Điện tử, Khoa Điện – Điện tửEmail: vkchau@dee.hcmut.edu.vntính linh kiện. Tuy nhiên, trạng thái này sẽ là trạng thái không bền (unstable state) của mạch. Ta giảsử là dòng I1 có một thay đổi nhỏ. Nếu I1 tăng thì điện áp tại ngõ ra Y1 sẽ giảm và ngõ vào X 2 sẽgiảm theo. Sự thay đổi này sẽ được khuếch đại đảo bởi A2 và ngõ ra Y2 sẽ tăng. Do đó, điện áp tại X 1 sẽ trở nên dương hơn và kết quả là dòng I1 sẽ tăng hơn nữa. Chu trình này lặp lại bản thân nó.Dòng I1 tiếp tục tăng và dòng I 2 tiếp tục giảm, trạng thái của mạch sẽ di chuyển ra xa trạng tháikhởi đầu của nó. Điều này xảy ra là do mạch có hồi tiếp dương và sẽ chỉ xảy ra nếu độ lợi vòng củamạch lớn hơn một. Từ thảo luận ở trên ta thấy là trạng thái bền của một mạch binary sẽ là trạng thái mà trong đódòng và áp thỏa mãn định luật Kirchhoff; phù hợp đặc tính linh kiện; nhưng thêm vào đó, độ lợivòng phải nhỏ hơn một. Về mặt nguyên lý, để flip-flop ở vào trạng thái bền thì cả hai transistor sẽtắt hoặc cả hai bị bão hòa. Trong thực tế, để mạch binary ở trong trạng thái bền, ta chỉ cần một transistor tắt và transistorkia bão hòa là đủ. Nếu như ta phân cực cho một transistor tắt, transistor còn lại hoạt động trongvùng tích cực. Khi nhiệt độ thay đổi hoặc do tuổi thọ của linh kiện và các thông số linh kiện thayđổi, điểm tĩnh có thể thay đổi và điện áp ngõ ra có thể thay đổi đáng kể. Thậm chí, khi đó transistorđược phân cực trong vùng tích cực có thể sẽ bị tắt. Do đó, các mạch binary thường được phân cực sao cho trong một trạng thái bền, một linh kiệnsẽ tắt và linh kiện còn lại sẽ ở vào trạng thái bão hòa.12-1-2 Mạch binary dùng transistor Một mạch binary dùng transistor được vẽ trong hình 12-2. Gần như toàn bộ áp nguồn VCC sẽđặt lên transistor bị tắt. Do đó, điện áp này phải nhỏ hơn điện áp đánh thủng collector của transistorBVCE , thường có giá trị khoảng vài chục volt. Hình 12-2 Mạch binary với transistor NPN phân cực cố định. Khi transistor bão hòa, dòng collector I C là tối đa. Do đó, RC phải được chọn sao cho giá trịnày của I C ≈ VCC RC không vượt quá dòng cho phép tối đa. Các giá trị R1 , R2 và VBB phải đượcchọn để trong một trạng thái, dòng base phải đủ lớn để lái transistor bão hòa; và trong trạng thái thứhai, chuyển tiếp emitter – base phải nằm trong vùng tắt. Tín hiệu tại collector, được gọi là dao độngngõ ra Vw , là sự thay đổi của điện áp collector khi có sự chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng tháikia, tức là Vw = VC1 − VC 2 . Nếu tải R1 có thể bỏ qua, điện áp collector của transistor bị tắt là VCC . Vìđiện áp bão hòa collector khoảng vài chục milivolt nên dao động Vw ≈ VCC độc lập với RC . Các nhà chế tạo transistor dùng trong các mạch binary thường xác định đặc tính bão hòa và tắtcho transistor. Dòng ngược bão hòa I CBO của ...