Bài 12 - Mạch dao động đa hài (multivibrator)

[forimex]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Bài 12 - Mạch dao động đa hài


Bài 1 - Lý thuyết bán dẫn
http://diendandien.com/dien-dien-tu-co-ban/2788-bai-2-phan-tich-mach-chua-diode.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...ransistor.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...ansistors.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...-hieu-nho.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...i-da-tang.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...-dong-sin.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...eng-opamp.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...n-tinh-rc.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...h-so-sanh.html
http://diendandien.com/dien-dien-tu-...giao-hoan.html
12-1Mạch 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,… 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 [SUB][/SUB] là các transistor; ngõ vào [SUB][/SUB] là base của transistor, ngõ ra [SUB][/SUB] là collector của transistor và [SUB][/SUB] là emitter. Cực tính của nguồn cung cấp trên hình là dành cho transistor loại NPN. Lưu ý là ngõ ra của mỗi bộ khuếch đại được ghép đến ngõ vào của bộ khuếch đại kia.

Vì tính đối xứng của mạch nên có thể dòng tĩnh của mỗi transistor là như nhau. Điều này sẽ đúng 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 như nhau. Trong trường hợp này ta có thể tìm được dòng [SUB][/SUB] phù hợp với định luật Kirchhoff và đặc tính linh kiện. Tuy nhiên, trạng thái này sẽ là trạng thái không bền (unstable state) của mạch. Ta giả sử là dòng [SUB][/SUB] có một thay đổi nhỏ. Nếu [SUB][/SUB] tăng thì điện áp tại ngõ ra [SUB][/SUB] sẽ giảm và ngõ vào [SUB][/SUB] sẽ giảm theo. Sự thay đổi này sẽ được khuếch đại đảo bởi [SUB][/SUB] và ngõ ra [SUB][/SUB] sẽ tăng. Do đó, điện áp tại [SUB][/SUB] sẽ trở nên dương hơn và kết quả là dòng [SUB][/SUB] sẽ tăng hơn nữa. Chu trình này lặp lại bản thân nó. Dòng [SUB][/SUB] tiếp tục tăng và dòng [SUB][/SUB] tiếp tục giảm, trạng thái của mạch sẽ di chuyển ra xa trạng thái khởi đầu của nó. Điều này xảy ra là do mạch có hồi tiếp dương và sẽ chỉ xảy ra nếu độ lợi vòng của mạch lớn hơn một.
Từ thảo luận ở trên ta thấy là trạng thái bền của một mạch binary sẽ là trạng thái mà trong đó dòng và áp thỏa mãn định luật Kirchhoff; phù hợp đặc tính linh kiện; nhưng thêm vào đó, độ lợi vòng phải nhỏ hơn một. Về mặt nguyên lý, để flip-flop ở vào trạng thái bền thì cả hai transistor sẽ tắt hoặc cả hai bị bão hòa.
Trong thực tế, để mạch binary ở trong trạng thái bền, ta chỉ cần một transistor tắt và transistor kia bão hòa là đủ. Nếu như ta phân cực cho một transistor tắt, transistor còn lại hoạt động trong vùng tích cực. Khi nhiệt độ thay đổi hoặc do tuổi thọ của linh kiện và các thông số linh kiện thay đổi, điểm tĩnh có thể thay đổi và điện áp ngõ ra có thể thay đổi đáng kể. Thậm chí, khi đó transistor được 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 kiện sẽ 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 [SUB][/SUB] sẽ đặt lên transistor bị tắt. Do đó, điện áp này phải nhỏ hơn điện áp đánh thủng collector của transistor [SUB][/SUB], thường có giá trị khoảng vài chục volt.

Khi transistor bão hòa, dòng collector [SUB][/SUB] là tối đa. Do đó, [SUB][/SUB] phải được chọn sao cho giá trị này của [SUB][/SUB] không vượt quá dòng cho phép tối đa. Các giá trị [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] phải được chọn để trong một trạng thái, dòng base phải đủ lớn để lái transistor bão hòa; và trong trạng thái thứ hai, chuyển tiếp emitter – base phải nằm trong vùng tắt. Tín hiệu tại collector, được gọi là dao động ngõ ra [SUB][/SUB], là sự thay đổi của điện áp collector khi có sự chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái kia, tức là [SUB][/SUB]. Nếu tải [SUB][/SUB] có thể bỏ qua, điện áp collector của transistor bị tắt là [SUB][/SUB]. Vì điện áp bão hòa collector khoảng vài chục milivolt nên dao động [SUB][/SUB] độc lập với [SUB][/SUB].
Các nhà chế tạo transistor dùng trong các mạch binary thường xác định đặc tính bão hòa và tắt cho transistor. Dòng ngược bão hòa [SUB][/SUB] của transistor phụ thuộc nhiệt độ. Hệ số khuếch đại dòng dc trong cấu hình CE, [SUB][/SUB], được xác định như một hàm của dòng collector [SUB][/SUB]. Điện áp bão hòa [SUB][/SUB] là hàm của [SUB][/SUB] và dòng base [SUB][/SUB]. Tương tự, [SUB][/SUB] là phụ thuộc vào [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB].