Giáo trình Kỹ thuật xung, số - Bùi Văn Vinh
BM/QT10/P.ĐTSV/04/04
Ban hành lần: 3
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: KỸ THUẬT XUNG,SỐ
NGHỀ: KỸ THUẬT LẮP RÁP VÀ SỬA CHỮA MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN… ngày….tháng….năm 2020
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2020
1
2
LỜI GIỚI THIỆU
Trong chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tính
của trường cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu mô đun Kỹ thuật
xung, số là một mô đun giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho
học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng
thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực
tế.
Nội dung của giáo trình “Kỹ thuật xung, số ” bao gồm 11 bài:
Bài 1: Tổng quan về kỹ thuật xung
Bài 2: Mạch đa hài tự dao động
Bài 3 : Tổng quan về kỹ thuật số
Bài 4 : Các cổng logic cơ bản
Bài 5 : Biểu diễn hàm đại số logic
Bài 6 : Biểu thức logic và mạch điện
Bài 7 : Mạch mã hóa – giải mã
Bài 8 : Mạch dồn kênh – phân kênh
Bài 9 : Các phần tử Flip – Flop
Bài 10 : Mạch đếm nhị phân
Bài 11 : Mạch ghi dịch
Đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các
trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất
lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,.
Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới
và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt
yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà giảng viên tự điều
chỉnh ,bổ xung cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình đào
tạo cao đẳng .
Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng
góp ý kiến của các đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành.
Xin trân trọng cảm ơn!
Bà Rịa , ngày….tháng…..... năm2020
Tham gia biên soạn:
Bùi Văn Vinh
3
MỤC LỤC
1.1 Định nghĩa............................................................................................10
3. Khảo sát dạng xung ...................................................................................14
1.1. Sơ đồ nguyên lý..................................................................................16
1.2. Nguyên lý làm việc. ...........................................................................17
1.3 Lắp ráp mạch. ......................................................................................18
2.1. Sơ đồ nguyên lý..................................................................................20
2.2 Nguyên lý làm việc..............................................................................20
2.3. Lắp ráp mạch. .....................................................................................22
3.1 Giới thiệu về IC555...............................................................................23
3.2. Sơ đồ nguyên lý..................................................................................24
3.3 Nguyên lý làm việc...............................................................................24
3.4. Lắp ráp mạch. .....................................................................................26
1. Khái quát chung.........................................................................................28
1.1. Khái niệm............................................................................................28
2. Hệ thống số và mã số ...............................................................................31
2.2. Hệ thống số nhị phân. .......................................................................31
4
3.1.Khái niệm.............................................................................................38
1. Khái quát chung.........................................................................................42
2. Cổng NOT.................................................................................................42
2.1. Ký hiệu, bảng chân lý. .......................................................................42
2.2. Sơ đồ chân...........................................................................................43
3. Cổng OR....................................................................................................46
3.1. Ký hiệu, bảng chân lý. .......................................................................46
3.2. Sơ đồ chân...........................................................................................46
4. Cổng AND. ...............................................................................................48
4.1. Ký hiệu, bảng chân lý. .......................................................................48
4.2. Sơ đồ chân............................................................................................49
5. Cổng NOR.................................................................................................51
5.1. Ký hiệu, bảng chân lý. .......................................................................51
5.2.Sơ đồ chân.............................................................................................52
6. Cổng NAND..............................................................................................53
6.1. Ký hiệu, bảng chân lý. .......................................................................53
7. Cổng EX - OR...........................................................................................55
7.2.Sơ đồ chân.............................................................................................56
1. Biểu diễn bằng bảng chân lý.....................................................................58
5
2.1. Định lý.................................................................................................58
3. Biểu diễn bằng bảng các-nô......................................................................60
3.3. Bài tập .................................................................................................61
4. Tối thiểu hàm đại số logic.........................................................................62
1.2 Các bước thực hiện..............................................................................67
1.3. Bài tập. ................................................................................................69
2.2 Các bước thực hiện..............................................................................70
2.3. Bài tập. ................................................................................................73
1. Mạch mã hóa ...............................................................................................76
1.2. Mạch mã hóa từ 8 sang 3......................................................................79
2. Mạch giải mã...............................................................................................82
2.2. Mạch giải mã 2 sang 4..........................................................................83
1.1. Khái quát chung...................................................................................93
2.1. Khái quát chung.................................................................................100
6
1.1. Khái niệm:..........................................................................................108
1.2 Cấu tạo chung......................................................................................108
1.3 Phân loại..............................................................................................108
2. Flip - Flop R-S (R-S/FF ).........................................................................109
2.2. RS/FF đồng bộ.................................................................................110
3.1. Cấu trúc mạch...................................................................................113
3.2. Nguyên lý làm việc. .........................................................................113
4.1. Cấu trúc mạch...................................................................................116
4.2. Nguyên lý làm việc. .........................................................................116
5.2. Cấu trúc mạch...................................................................................120
1.1. Khái quát chung.................................................................................122
1.3. Mạch đếm giảm. ...............................................................................124
2. Mạch đếm đồng bộ ..................................................................................126
2.1. Khái quát chung.................................................................................126
7
3.1. Mạch đếm 10.....................................................................................129
3.2. Mạch đếm 12.....................................................................................131
3.3. Mạch đếm 16.....................................................................................133
4 Mạch đếm vòng (4 bit)............................................................................135
4.1 Khái quát chung.................................................................................135
1. Khái quát chung.......................................................................................145
1.1 Khái niệm...........................................................................................145
1.2 Cấu tạo, phân loại..............................................................................145
8
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: Kỹ Thuật Xung – Số
Mã mô đun: MĐ 15
*Vị trí, tính chất,ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí:
+ Mô đun được bố trí sau các môn học chung.
+ Học trước các môn học/ mô đun đào tạo chuyên ngành.
- Tính chất:
+ Là mô đun tiền đề cho các môn học chuyên ngành.
+ Là mô đun bắt buộc
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Giúp cho người học có khả năng lắp ráp, kiểm
tra sửa chữa một số mạch xung - số thường gặp trong thực tế.
* Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức:
+ Nhận biết được ký hiệu, phân tích được nguyên lí hoạt động và bảng sự thật
của các cổng lôgic cơ bản.
+ Trình bày được cấu tao, nguyên lý các mạch số thông dụng như: Mạch mã
hóa-giải mã, mạch dồn kênh-phân kênh, mạch đếm, mạch ghi dịch, mạch
chuyển đổi tín hiệu...
+ Phát biểu được các khái niệm cơ bản về xung điện, các thông số cơ bản của
xung điện, ý nghĩa của xung điện trong kỹ thuật điện tử.
+ Trình bày được cấu tạo các mạch dao động tạo xung và mạch xử lí dạng xung.
- Về kỹ năng:
+ Lắp ráp, kiểm tra được các mạch số cơ bản trên panel và trong thực tế.
+ Lắp ráp, kiểm tra được các mạch tạo xung và xử lí dạng xung.
- Về thái độ:
+ Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập, phát
triển tính tư duy, sáng tạo trong thực tiễn kỹ thuật.
* Nội dung mô đun:
9
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT XUNG
* Mục tiêu:
* Kiến thức:
- Trình bày được các khái niệm về xung điện, dãy xung.
- Giải thích được sự tác động của các linh kiện thụ động đến dạng xung.
* Kỹ năng:
- Đo, đọc được các thông số cơ bản của tín hiệu xung.
* Thái độ:
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Nội dung:
1. Định nghĩa, các tham số xung đơn và dãy xung.
1.1 Định nghĩa.
Xung điện là tín hiệu tạo nên do sự thay đổi mức của điện áp hay dòng điện
trong một khoảng thời gian rất ngắn.
1.2 Các thông số của xung đơn và dãy xung.
1.2.1 Xung đơn.
Hình 3.1: Xung đơn hình thang lý tưởng (a) và xung thực tế (b).
- Đối với một xung điện áp đơn lý tưởng (hình a) ta có các thông số cơ bản
+ Đáy xung: T2 [s] là khoảng thời gian mức điện áp xung bắt đầu biến thiên
tăng, giảm từ 0 cho tới khi xung biến thiên trở về 0.
+ Đỉnh xung: T1 [s] là khoảng thời gian tồn tại của xung ở giá trị ổn định.
+ Biên độ xung: Um [V] là mức giá trị điện áp lớn nhất mà xung đạt được,
được tính từ đáy xung đến đỉnh xung.
+ Độ rộng sườn trước xung: ts1 [s] là khoảng thời gian xung biến thiên từ giá
trị 0 đến đỉnh xung.
+ Độ rộng sườn sau xung: ts2 [s] là khoảng thời gian xung biến thiên từ giá
trị đỉnh về 0.
- Trong thực tế, khi truyền xung qua mạch điện, do ảnh hưởng các thông số
của mạch điện nên xung không còn giữ nguyên hình dạng như ban đầu mà bị
10
biến dạng đi, do vậy một vài thông số của xung không còn giữ nguyên bản
chất của xung lý tưởng hoặc còn có thêm một vài thông số khác (hình b)
+ Độ sụt đỉnh xung : ΔU [V] là mức điện áp chênh lệch của đỉnh xung, nó
nằm giữa giá trị Um và 0,9Um.
+ Độ rộng sườn trước xung: ts1 [s] được tính từ giá trị 0,1Um đến 0,9Um.
+ Độ rộng sườn sau xung: ts2 [s] được tính từ giá trị 0,9Um về 0,1Um
+ Độ rộng xung: tx [s] là khoảng thời gian được tính giữa hai thời điểm
tương ứng với giá trị 0,5Um.
+ Bướu đỉnh xung: Bđ là giá trị điện áp tại đỉnh xung tăng bất thường.
+ Bướu chân xung: Bc là giá trị điện áp tại chân xung tăng bất thường.
1.2.2 Chuỗi xung.
Hình 3.2: Một số chuỗi xung cơ bản
- Chu kỳ xung: T [s] là khoảng thời gian lặp lại của xung.
- Tần số xung: fx [Hz] là số chu kỳ lặp lại của xung trong một đơn vị thời
gian là 1 giây, nó chính là nghịch đảo của chu kỳ xung fx = 1/T [1/s = 1Hz]
- Đối với chuỗi xung vuông, còn có thêm các thông số
+ Thời gian tồn tại của xung: ton [s]
+ Thời gian nghỉ của xung: toff [s]
+ Độ rỗng của xung (Q): là tỉ số giữa chu kỳ T và độ rộng xung ton ; Q = T/ton
+ Hệ số đầy xung (η): Là nghịch đảo của độ rỗng xung Q ; η = 1/Q = ton/T
11
2. Tác dụng của mạch R-C đối với các xung cơ bản.
2.1. Mạch R-C với bước nhảy dương.
Hình 3.3: Quá trình quá độ của mạch R-C với bước nhảy dương.
- Giả sử tại thời điểm t = 0, điện áp U có bước nhảy dương từ 0V đến Um.
Vậy ở t ≥ 0 ta có:
uR + uC = Um
Với uR = iR và i = CduC/dt thì phương trình cân bằng điện áp trên thành:
RC(duC/dt) + uC = Um
- Giải phương trình vi phân trên ta có:
uC(t) = Um(1 - e-t/RC
)
Tích RC có thứ nguyên thời gian là giây (s), nếu R tính bằng Ω và C tích
bằng Fara (F) và thay tích số RC bằng một đại lượng τ (τ được gọi là hằng
số thời gian của mạch R-C). Ta rút ra:
uR(t) = Um.e-t/τ
i(t) = (Um/R).e-t/τ
Ta thấy điện áp trên tụ điện C tăng theo luật hàm mũ và ở t = ∞ thì uC = Um.
Ngược lại, điện áp trên điện trở R và dòng điện giảm theo luật hàm mũ, khi t
= ∞ thì i(t) = 0, uR = 0, mạch đạt trạng thái dừng.
- Về lý thuyết thì quá trình quá độ xẩy ra trong thời gian là vô hạn nhưng
trong thực tế, khi uC = 0,9Um hoặc khi UR = 0,1Um thì quá trình quá độ coi
như chấm dứt.
- Thời gian quá độ là : tqđ = 2,3τ = 2,3RC
- Ở t = τ3 có thể coi uC ≈ Um và i ≈ 0, uR ≈ 0. Hằng số thời gian τ = RC của
mạch càng lớn thì thời gian quá độ càng kéo dài và ngược lại.
12
2.2. Mạch R-C với bước nhảy âm.
Hình 3.4: Quá trình quá độ của mạch R-C với bước nhảy âm.
- Với các bước phân tích giống như ở trên nhưng dòng điện trong mạch đổi
chiều do là dòng phóng của tụ C. Các giá trị uR và uC được xác định:
uC(t) = Um.e-t/τ
uR(t) = - Um.e-t/τ
i(t) = - (Um/R).e-t/τ
Ta thấy điện áp trên tụ điện C giảm theo luật hàm mũ và ở t = ∞ thì uC = 0.
Điện áp trên điện trở R cũng giảm theo luật hàm mũ nhưng bắt đầu từ giá trị
-Um, khi t = ∞ thì i(t) = 0, uR = 0, mạch đạt trạng thái dừng.
- Về lý thuyết thì quá trình quá độ xẩy ra trong thời gian là vô hạn nhưng
trong thực tế, khi uC = 0,1Um hoặc khi UR = 0,1Um thì quá trình quá độ coi
như chấm dứt.
- Thời gian quá độ là : tqđ = 2,3τ = 2,3RC
- Ở t = τ3 có thể coi uC ≈ 0 và i ≈ 0, uR ≈ 0. Hằng số thời gian τ = RC của
mạch càng lớn thì thời gian quá độ càng kéo dài và ngược lại.
2.3. Mạch R-C với một xung dương.
Hình 3.5: Quá trình quá độ của mạch với xung vuông.
13
- Nếu đặt lên mạch R-C một xung vuông góc. Quá trình quá độ của mạch
xem như là sự xếp chồng của hai quá trình ứng với hai bước nhảy:
+ Bước nhảy dương tại thời điểm t = t1
+ Bước nhảy âm tại thời điểm t = t2.
- Điện áp trên tụ C và trên điện trở R có dạng như trên hình vẽ.
- Sự thay đổi điện áp trên hai phần tử này (hình dạng của điện áp) phụ thuộc
vào hằng số thời gian của mạch (giá trị τ = RC).
+ Nếu τ ≤ tX /3 thì điện áp trên tụ C sẽ tăng nhanh đến Um, điện áp trên R
giảm nhanh về 0. Độ dốc của sườn xung trên C và R sẽ tăng.
+ Nếu τ > tX /3 thì điện áp trên tụ C tăng chậm đến Um, điện áp trên R giảm
chậm về 0. Độ dốc của sườn xung trên C và R sẽ giảm.
3. Khảo sát dạng xung
a. Nội dung:
- Quan sát các dạng xung cơ bản như xung vuông, xung tam giác, xung kim..
- Quan sát ảnh hưởng của các dạng nhiễu đối với tín hiệu xung.
- Đo, đọc các thông số cơ bản của xung như chu kỳ xung, độ rộng xung, độ
nghỉ xung, độ rộng sườn trước, sườn sau xung...
b. Tổ chức thực hiện:
Chia lớp thành các nhóm với 4 sinh viên/nhóm.
c. Bảng thiết bị, vật tư.
TT
Thiết bị - Vật tư
Thông số kỹ thuật
Số lượng
1máy / nhóm
1máy / nhóm
1 bộ / nhóm
1 bộ/ nhóm
1 Máy phát sóng tạo hàm
2 Máy hiện sóng 2 tia
3 Mạch R-C
20 MHz
Nhiều giá trị C và R
220V/5A
4 Ổ tiếp nguồn
Bảng 12.1: Bảng thiết bị, vật tư khảo sát tín hiệu xung
d. Quy trình thực hiện.
- Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
- Đấu nối mạch đo, quan sát dạng tín hiệu xung nhận được trên máy hiện sóng.
+ Đấu nối đầu ra của máy phát sóng với đầu vào CH1 hoặc CH2 của máy hiện
sóng.
+ Bật chế độ phát xung vuông.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.
+ Bật chế độ phát xung tam giác.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.
14
+ Bật chế độ phát xung vuông bậc thang.
+ Điều chỉnh Volt-Disp, Time-Disp để có được dạng sóng dễ quan sát.
+ Đấu nối mạch R-C từ lối ra của bộ phát sóng với lối vào của của máy hiện
sóng
+ Quan sát dạng sóng ra của mạch trên màn hình máy hiện sóng.
+ Thay đổi các thông số của mạch R-C để quan sát dạng sóng.
- Đo, đọc các thông số cơ bản của xung
+ Mỗi khi thực nghiệm với một dạng xung, đo và xác định chính xác các
thông số cơ bản của xung: Chu kỳ xung, độ rộng xung, độ nghỉ xung, biên
độ xung và tính tần số xung.
Đánh giá kết quả.
Mục tiêu
Nội dung
Điểm
Phân tích được nguyên lí hoạt động của
mạch Trigger schmitt dùng Transistor.
Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
Kiến thức
2
Kỹ năng
Thái độ
mạch Trigger schmitt đúng yêu cầu kỹ 6
thuật.
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học
tập.
2
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.
15
BÀI 2: MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG
* Mục tiêu:
* Kiến thức:
- Giải thích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động các mạch đa hài tự dao
động.
- Trình bày được các ứng dụng của mạch đa hài tự dao động trong kỹ thuật
* Kỹ năng:
- Lắp ráp, sửa chữa, đo kiểm được các mạch đa hài tự dao động đúng yêu
cầu kỹ thuật.
* Thái độ:
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Nội dung:
1. Mạch dao động đa hài dùng Transistor.
1.1. Sơ đồ nguyên lý.
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch dao dộng đa hài dùng Transistor (n-p-n)
- T1, T2 là 2 Transistor (n-p-n) đóng vai trò như hai khóa điện tử đóng mở,
được mắc theo sơ đồ E chung. Mạch được gọi là đối xứng nếu:
+ T1, T2 là 2 transistor loại, cùng thông số (cùng mã số).
+ RC1 = RC2 = RC.
+ R1 = R2
+ C1 = C2
- RC1, RC2 là hai điện trở tải và cung cấp +Ecc cho cực C của T1, T2.
- R1, R2 là hai điện trở định thiên cho 2 cực B của T1, T2.
- C1, C2 là hai tụ điện dẫn điện áp hồi tiếp từ điện áp ra cực C của transistor
trước về cực B transistor, đồng thời đóng vai trò là hằng số thời gian của
mạch tức là quyết định thời gian lật trạng thái của T1, T2 .
- URA1, URA2 là hai điện áp đưa ra được lấy từ cực C của T1, T2 tương ứng.
16
1.2. Nguyên lý làm việc.
Nguyên lí hoạt động của mạch có thể tóm tắt như sau: Việc hình thành
xung vuông ở cửa ra được thực hiện sau một khoảng thời gian τ1 = t1 - t0 (đối với
cửa ra 1 hoặc τ2 = t2 - t1 (với cửa ra 2) nhờ các quá trình đột biến chuyển trạng
thái của sơ đồ tại các thời điểm t0, t1, t2...
Trong khoảng τ1 tranzito T1 khóa T2.mở. Tụ C1 đã được nạp đầy
điện tích trước lúc t0 phóng điện qua T2 qua nguồn Ec qua R1 theo đường +C1 -
> T2 -> R1 -> -C1 làm điện thế trên gực bazơ của T1 thay đổi theo. Đồng thời
trong khoảng thời gian này tụ C2 được nguồn E nạp theo đường +E -> Rc -> T2
-> -E làm điện thế trên cực bazơ T2 thay đổi theo.
Lúc t = t1 thì UB1 ≈ +0,6V làm T1 mở và xảy ra quá trình đột biến
lần thứ nhất, nhờ mạch hói tiếp dương làm sơ đồ lật đến trạng thái T1 mở T2
khóa.
Trong khoảng thời gian τ2=t2 - t1 trạng thái trên được giữ nguyên, tụ
C2 (đã được nạp trước lúc t1) bắt đầu phóng điện và C1 bắt đầu quá trình nạp
tương tự như đã nêu trên cho tới lúc t = t2, UB2 ≈ +0,6V làm T2 mở và xảy ra
đột biến lần thứ hai chuyển sơ đồ về trạng thái ban đầu: T1 khóa T2 mở.
Hình 2.2 : Dạng sóng điện áp của mạch dao dộng đa hài dùng Transistor
17
Các tham số chủ yếu và xung vuông đầu ra được xác định dựa trên việc
phân tích nguyên lí vừa nêu trên và ta thấy rõ độ rộng xung ra τ1 và τ2 liên quan
trực tiếp với hằng số thời gian phóng của các tụ điện, C1 và C2:
τ1 = RC.ln2 ≈ 0,7R1.C1
τ2 = R2C2.ln2 ≈ 0,7R2.C2
Nếu chọn đổi xứng R1 = R2; C1 = C2, T1 giống hệt T2 ta có τ1 = τ2
và nhận được sơ đồ đa hài đối xứng, ngược lại ta có đa hài không đối xứng. Chu
kỳ xung vuông
Tra = τ1 +τ2
Biên độ xung ra được xác định gần đúng bằng giá trị nguồn Ecc
cung cấp. Để tạo ra các xung có tần số thấp hơn 1000Hz, các tụ trong sơ đồ cần
có điện dung lớn. Còn để tạo ra các xung có tần số cao hơn 10kHz ảnh hưởng có
hại của quán tính các tranzito (tính chất tần số) làm xấu các thông số của xung
vuông nghiêm trọng. Do vậy, dải ứng dụng của sơ đồ hình trên là hạn chế và ở
vùng tần số thấp và cao người ta đưa ra các sơ đồ đa hài khác tạo xung có ưu thế
hơn là các sơ đồ dùng KĐTT.
1.3 Lắp ráp mạch.
1.3.1 Tổ chức thực hiện:
Chia lớp thành các nhóm với 2 sinh viên/nhóm.
1.3.2 Bảng thiết bị, vật tư.
TT
Thiết bị - Vật tư
Thông số kỹ thuật
Số lượng
1 Máy thực tập số
ED-1100A
1máy / nhóm
2 Đồng hồ VOM
Máy hiện sóng 2 tia
3 Transistor n-p-n
Tiêu chuẩn đo lường 1máy / nhóm
VN
20 MHz
1máy
nhóm
/4
C1815
hoặc tương
2 / nhóm
đương
4 Điện trở RC1 = RC2,
5 Điện trở R1= R2
6 Tụ điện C1 ; C2
7 Dây cắm đấu nối bọc
nhựa
2,2 KΩ - 0,5w
33 KΩ - 0,5w
0,11µF -:-1µF
L=15cm; D=1mm
2 / nhóm
2 / nhóm
2 / nhóm
1 bộ / nhóm
8 Ổ tiếp nguồn
220V/5A
1 bộ/ 4 nhóm
Bảng 2.1 : Bảng thiết bị, vật tư lắp ráp mạch đa hài dùng transistor .
1.3.3 Quy trình thực hiện.
➢ Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị, vật tư theo bảng thống kê.
- Kiểm tra đồng hồ VOM
- Kiểm tra số lượng, chất lượng các linh kiện
18
➢
Lắp mạch.
- Ráp các linh kiện transistor, điện trở, tụ điện lên bảng mạch trên máy.
- Đấu nối các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý.
- Đấu dây cấp nguồn +5VDC, GND cho mạch.
- Nối 2 kênh (CH1 và CH2) của máy hiện sóng tới 2 lối ra của mạch
➢
Vận hành.
- Bật khóa công tắc cấp nguồn.
- Điều chỉnh các tham số Volt-Disp và Time-Disp của máy hiện sóng đề nhận
được dạng sóng của dao động.
- Quan sát và nhận xét về dạng sóng điện áp.
- Lần lượt nối kênh CH1 của máy hiện sóng tới hai lối vào UBE1 và UBE2.
- Quan sát và nhận xét về dạng sóng điện áp.
- So sánh với đồ thị dạng sóng theo lý thuyết.
1.3.4 Kiểm tra đánh giá.
Mục tiêu
Nội dung
Điểm
Phân tích được nguyên lí hoạt động của
mạch đa hài tự dao động dùng transistor.
Lắp ráp, kiểm tra được sự hoạt động của
Kiến thức
2
Kỹ năng mạch đa hài tự dao động đúng yêu cầu kỹ
thuật.
6
2
- Chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập.
Thái độ - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Tổ chức nơi làm việc khoa học, gọn gàng.
2. Mạch dao động đa hài dùng cổng logic.
2.1. Sơ đồ nguyên lý.
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch dao dộng đa hài dùng cổng NOR
- Mạch sử dụng 2 phần tử NOR. Các cổng logic NOR hoạt động như một
khóa chuyển mạch điện tử đóng mở. Khi đầu ra ở mức cao tương đương với
19
chuyển mạch nối đầu ra lên +Ucc, còn khi đầu ra ở mức thấp tương đương
với chuyển mạch nối đầu ra với 0V (GND).
- Hai đầu vào của NOR-1 và NOR-2 được đấu nối với nhau thành một lối
vào và hoạt động như cổng NOT.
- Điện áp đưa ra (U20) lấy trên đầu ra của NOR-2 và đồng thời đưa một phần
tín hiệu trở về đầu vào NOR-1 (U11) thông qua tụ C.
- Điện trở R và tụ C tạo thành mạch thời hằng quyết định thời gian lật trạng
thái của mạch.
- U là điện áp chung giữa đầu ra của NOR-1 và điện áp của NOR-2.
2.2 Nguyên lý làm việc.
- Theo sơ đồ nguyên lý thì điện áp ra U20 và điện áp U luôn đáo nhau.
- Xét trạng thái của mạch tại thời điểm t1 nào đó rằng U11 đang ở mức điện
áp lớn hơn mức điện áp ngưỡng (Ung) là mức điện áp phân chia giữa hai mức
cao (H) và thấp (L) đặc trưng cho 2 mức logi1 và logic0 của cổng logic -->
U11 > Ung --> U11 = H = 1 --> U = L = 0 --> U20 = H = 1. Ở đây, ta có thể coi
U20 = H = logic1 = +Ucc ; U = L = logic0 = 0V.
- Giữa U với U11 có mối liên hệ với nhau thông qua điện trở R, do đó khi U
= 0V (nối với GND) thì U11 sẽ giảm dần về 0V.
- Trong quá trình giảm, khi U11 giảm về Ung (thời điển t2) nó sẽ nhận mức
logic0 --> U11 = L = 0, U lập tức sẽ nhận mức logic1 --> U = H = 1. Điều
này có nghĩa điện áp U tăng đột ngột từ 0V lên điện áp nguồn +Ucc --> Điện
áp U20 cũng đột ngột giảm từ +Ucc về 0V.
- Sự giảm đột ngột của U20 sẽ được truyền về U11 thông qua tụ C và do đó sẽ
làm U11 giảm ngay về 0V.
- Sau thời điểm t2 , tụ C bắt đầu nạp điện +Ucc --> đầu ra NOR-1 --> R -->
C --> đầu ra NOR-2 --> GND. Điện áp trên tụ C tăng dần do đó áp U11 cũng
tăng dần.
- Tại thời điểm t3 , khi giá trị U11 đạt tới giá trị Ung, nó sẽ nhận mức logic1
--> U11 = H = 1 , lập tức U sẽ nhận mức logic0 --> U = 0 --> U20 = H = 1,
tuC bắt đầu quá trình phóng điện (+C --> R --> đầu ra NOR-1 --> nguồn -->
đầu ra NOR-2 --> -C ). Ngay tại thời điểm đầu dòng phóng của tụ qua R lớn
khiến điện áp U11 tăng đột biến và sau đó giảm dần theo thời gian. Quá trình
tiếp diễn sau đó lại lặp lại như đã xét ở thời điểm ban đầu.
- Kết luận: Mạch luôn có sự thay đổi trạng thái nối tiếp nhau, U20 liên tục lật
trạng thái và kết quả ta thu được ở đầu ra một chuỗi xung vuông.
- Đồ thị thời gian.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
152 trang
21940
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật xung, số - Bùi Văn Vinh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_ky_thuat_xung_so_bui_van_vinh.docx
