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].

[nambinhnam]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Ví dụ 12-1
Tính dòng và áp trong trạng thái bền của mạch binary trong hình 12-2. Giả sử giá trị [SUB][/SUB] tối thiểu là 20.
Hướng dẫn
Mạch hình 12-3(a) vẽ kết nối giữa base của [SUB][/SUB] và collector của [SUB][/SUB]; và hình 12-3(b) vẽ kết nối giữa collector của [SUB][/SUB] và base của [SUB][/SUB]. Giả sử transistor [SUB][/SUB] là tắt và transistor [SUB][/SUB] là dẫn. Vì điện áp bão hòa nhỏ (khoảng vài chục milivolt) nên đầu tiên ta thử bỏ qua chúng và giả sử [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Từ hình 12-3(a) ta có [SUB][/SUB] bão hòa và [SUB][/SUB] tắt. Do đó, nếu bỏ qua [SUB][/SUB]

[SUB][/SUB]

Vì điện áp cần để tắt transistor là khoảng [SUB][/SUB] (đối với Ge) hoặc [SUB][/SUB] (đối với Si) nên [SUB][/SUB] thật sự tắt.
Để xác nhận là với [SUB][/SUB] tắt, [SUB][/SUB] thật sự bão hòa ta sẽ tính dòng [SUB][/SUB]. Từ hình 12-3(a), bỏ qua [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
và
[SUB][/SUB]

Nếu loại transistor là xác định thì dòng base tối thiểu [SUB][/SUB] cần để có dòng bão hòa collector là [SUB][/SUB] có thể đọc được từ đặc tuyến collector. Trong ví dụ này, [SUB][/SUB] đã xác định nhưng không có đặc tuyến nên ta có thể dùng công thức thay thế để tìm [SUB][/SUB] để bão hòa
[SUB][/SUB]
Từ hình 12-3(b) ta có thể tính dòng base của [SUB][/SUB]. Do đó
[SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]

và
[SUB][/SUB]
Vì các giá trị này vượt quá dòng base tối thiểu ([SUB][/SUB]) cần để bão hòa, [SUB][/SUB] thật sự bão hòa. Điện áp collector của [SUB][/SUB] từ hình 12-3(b) là
[SUB][/SUB]
Tóm lại, một trạng thái bền của mạch binary được xác định bằng áp và dòng như sau
[SUB][/SUB]
Trạng thái bền thứ hai là trạng thái trong đó [SUB][/SUB] tắt và [SUB][/SUB] dẫn. Khi đó, các đại lượng dòng áp đã tính ở trên được tráo đổi lẫn nhau giữa [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Dao động ngõ ra là [SUB][/SUB], xấp xỉ điện áp cung cấp tại collector là [SUB][/SUB].
Các giả sử ([SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]) đã dùng trong ví dụ này có thể bỏ đi khi sử dụng đặc tuyến từ nhà chế tạo. Ví dụ, nếu transistor là loại 2N914 thì [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] ([SUB][/SUB]), [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Sử dụng các điện áp này ta có thể tính lại dòng và áp của các trạng thái bền. Ví dụ, từ hình 12-3(a) với [SUB][/SUB], dùng nguyên lý xếp chồng ta có
[SUB][/SUB]

và [SUB][/SUB] là Off. Từ hình 12-3(a), ta cũng có thể tính được
[SUB][/SUB]

[minhanh.co]

Từ hình 12-3(b) với [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
và [SUB][/SUB]. Vì giá trị [SUB][/SUB] này vượt quá [SUB][/SUB] nên [SUB][/SUB] là dẫn bão hòa. Vì [SUB][/SUB], các giá trị mới của trạng thái bền là

[SUB][/SUB]
Khi so sánh hai tập kết quả trên, ta thấy là việc giả sử transistor bão hòa chỉ gây ra các kết quả có sai số nhỏ. Sai số này có thể được bỏ qua nếu các điện áp trong mạch là lớn khi so với các điện áp của chuyển tiếp.

[thanhquy]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Mạch binary có thể được dùng để lái các mạch khác nên tại một hoặc cả hai collector có thể có tải. Các tải này phải được xét đến khi tính toán vì chúng làm giảm biên độ của điện áp collector [SUB][/SUB] của transistor tắt. Ảnh hưởng đầu tiên là tải làm giảm dao động ngõ ra. Hơn nữa, giảm [SUB][/SUB] sẽ làm giảm [SUB][/SUB] và do đó [SUB][/SUB] có thể không bị bão hòa. Vì vậy, các thành phần của mạch phải được chọn để khi tải nặng nhất, một transistor vẫn bị bão hòa trong khi transistor kia tắt.
Vì điện trở [SUB][/SUB] cũng là tải của transistor tắt, ta nên dùng giá trị [SUB][/SUB] lớn so với [SUB][/SUB]. Tuy nhiên, để đảm bảo độ lợi vòng phải vượt quá đơn vị trong quá trình chuyển giữa hai trạng thái, ta phải có [SUB][/SUB] .

Đối với vài ứng dụng (trong máy tính), tải sẽ khác nhau khi các toán tử khác nhau được thực thi. Đối với các mạch như vậy, điều kiện để transistor bị bão hòa là thay đổi. Một dao động ngõ ra hằng số [SUB][/SUB] và dòng bão hòa base hằng số [SUB][/SUB] có thể có được bằng cách kẹp collector đến một điện áp phụ [SUB][/SUB] thông qua diode [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] như hình 12-6. Khi [SUB][/SUB] tắt, điện áp collector nâng lên và khi nó đến [SUB][/SUB], diode [SUB][/SUB] dẫn và kẹp ngõ ra tại [SUB][/SUB] (ngoại trừ một điện áp rơi nhỏ trên diode).

[trhai_co]

Một flip-flop sẽ giữ nguyên trạng thái bền của nó cho đến khi có một tín hiệu kích thích bên ngoài (thường được gọi là tín hiệu trigger), ví dụ như một xung. Có nhiều trường hợp ta muốn flip-flop phải thay đổi trạng thái một cách nhanh chóng ngay sau khi có tín hiệu trigger. Thời gian chuyển được định nghĩa là khoảng thời gian cần để chuyển từ trạng thái này sang trang thái kia. Thời gian chuyển có thể được giảm xuống bằng cách tạo ra các điện dung nhỏ song song với điện trở [SUB][/SUB] của flip-flop. Một flip-flop với các tụ này được vẽ trong hình 12-4. Vì các tụ này hỗ trợ cho mạch binary trong việc tạo ra các chuyển trạng thái nhanh, chúng được gọi là các tụ giao hoán (commutating capacitor) , tụ tăng tốc (speed-up capacitor).

Giả sử là [SUB][/SUB] dẫn và [SUB][/SUB] tắt và để tạo ra sự chuyển trạng thái thì một xung âm được đặt vào [SUB][/SUB]. Điểm [SUB][/SUB] sẽ tăng lên nhanh chóng và ta muốn sự tăng lên này được truyền đến [SUB][/SUB] với độ trễ tối thiểu. Linh kiện [SUB][/SUB] có điện dung ngõ vào [SUB][/SUB], nếu không có [SUB][/SUB], cấu hình mạch bao gồm [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Lúc này, nếu [SUB][/SUB] nâng lên với thời gian lên có thể bỏ qua thì điện áp tại [SUB][/SUB] sẽ tăng lên với thời hằng [SUB][/SUB], trong đó [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB] song song với [SUB][/SUB]. Tốc độ nâng lên của [SUB][/SUB] có thể được tăng lên bằng cách bổ sung tụ [SUB][/SUB]. Nếu tụ [SUB][/SUB] có điện dung vô cùng lớn thì điện áp tại [SUB][/SUB] sẽ nâng lên cùng một tốc độ như điện áp tại [SUB][/SUB] và toàn bộ biên độ điện áp sẽ được truyền qua tụ. Tuy nhiên, giá trị tụ quá lớn cũng là một khuyết điểm.
Điện áp trên [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] là không giống nhau vì transistor một bên dẫn còn một bên tắt. Ví dụ, trong hình 12-4, điện áp trên [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB] và điện áp trên [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB] với [SUB][/SUB] tắt và [SUB][/SUB] dẫn. Khi mạch được trigger để [SUB][/SUB] dẫn và [SUB][/SUB] tắt, điện áp trên [SUB][/SUB] phải thay đổi đến [SUB][/SUB] và đối với [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB]. Khi đó flip-flop sẽ không ở trong trạng thái mới một cách hoàn toàn cho đến khi quá trình thay đổi điện áp trên tụ hoàn tất. Lúc này, một xung trigger kế tiếp sẽ phải chờ quá trình này kết thúc mới có thể thực hiện chuyển đổi trạng thái. Khoảng thời gian nhỏ nhất giữa hai lần trigger liên tiếp được gọi là thời gian phân giải (resolving time) của flip-flop và nghịch đảo của nó là tần số tối đa mà flip-flop có thể đáp ứng.
Nếu mạch binary được trigger để [SUB][/SUB] tắt và [SUB][/SUB] dẫn, mạch tương đương để tính thời hằng [SUB][/SUB] khi có tụ [SUB][/SUB] được cho trong hình 12-5(a). Nếu trở kháng ngõ ra của [SUB][/SUB] (bao gồm [SUB][/SUB]) là [SUB][/SUB], thì [SUB][/SUB], với [SUB][/SUB] bằng [SUB][/SUB] song song với [SUB][/SUB]. Đối với một transistor bão hòa, [SUB][/SUB] rất nhỏ hơn so với [SUB][/SUB] nên [SUB][/SUB].

[windy]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Tương tự, từ hình 12-5(b) ta có thể tính được thời hằng [SUB][/SUB] kết hợp với [SUB][/SUB]. Điện trở ngõ vào của [SUB][/SUB] là [SUB][/SUB]. Giá trị của [SUB][/SUB] ít khi vượt quá [SUB][/SUB] và thường [SUB][/SUB]. Do đó, [SUB][/SUB] với [SUB][/SUB] là tổ hợp song song của [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Vì [SUB][/SUB] thường nhỏ hơn [SUB][/SUB] hoặc [SUB][/SUB] nên [SUB][/SUB] và
[SUB][/SUB] (12-1)
với [SUB][/SUB] là điện dung giao hoán.

Nếu điện dung ngõ vào khi tính đến hiệu ứng Miller là [SUB][/SUB] thì [SUB][/SUB] có thể được chọn theo công thức
[SUB][/SUB] (12-2)
Nếu [SUB][/SUB] là thời gian cho phép giữa hai lần trigger thì tần số hoạt động tối đa là
[SUB][/SUB] (12-3)

[dicso4]

Một dạng mạch bistable quan trọng được vẽ trong hình 12-6. Mạch này được gọi tên là mạch Schmitt trigger.














Cũng như mạch cơ bản trong hình 12-1, mạch này chỉ có hai trạng thái bền vì vòng hồi tiếp dương với độ lợi vòng lớn hơn đơn vị. Ta sẽ phân tích mạch này kỹ hơn bằng cách giả sử là ta đã hiệu chỉnh để độ lợi vòng nhỏ hơn đơn vị. Một cách, trong nhiều khả năng, để hiệu chỉnh độ lợi là giảm các điện trở [SUB][/SUB]. Nếu [SUB][/SUB] đủ nhỏ thì sự tái tạo tín hiệu là không thể. Do đó, mạch sẽ không hoạt động như một flip-flop mà có thể dùng như một bộ khuếch đại. Giả sử là mạch là một bộ khuếch đại với ngõ vào [SUB][/SUB] và ngõ ra [SUB][/SUB] như hình 12-6.
Nếu [SUB][/SUB] đang dẫn thì trên [SUB][/SUB] sẽ có điện áp rơi làm cho emitter của [SUB][/SUB] nâng lên. Kết quả là nếu [SUB][/SUB] đủ nhỏ thì [SUB][/SUB] sẽ tắt. Khi [SUB][/SUB] tăng lên, mạch sẽ không đáp ứng cho đến khi [SUB][/SUB] đến điểm cắt. Lúc đó, ngõ ra [SUB][/SUB] sẽ là [SUB][/SUB] với [SUB][/SUB] là dòng qua [SUB][/SUB] để [SUB][/SUB] tắt. Với [SUB][/SUB] đang dẫn, mạch sẽ ở chế độ khuếch đại và vì độ lợi [SUB][/SUB] dương nên ngõ ra sẽ tăng khi [SUB][/SUB] tăng. Khi [SUB][/SUB] tiếp tục tăng, [SUB][/SUB] tiếp tục rơi xuống và [SUB][/SUB] tăng lên. Do đó, sẽ có thời điểm [SUB][/SUB] đủ lớn làm cho [SUB][/SUB] bị tắt. Tại điểm này, [SUB][/SUB] (ở đây ta bỏ qua dòng ngược bão hòa) và ngõ ra sẽ lại không đáp ứng theo ngõ vào. Đồ thị của [SUB][/SUB] theo [SUB][/SUB] được vẽ trong hình 12-7(a). Điện áp tại đó [SUB][/SUB] bị tắt là [SUB][/SUB].

Bây giờ giả sử ta tăng độ lợi vòng bằng cách tăng [SUB][/SUB]. Ảnh hưởng của sự thay đổi này trên điểm cắt [SUB][/SUB] có thể bỏ qua. Tuy nhiên, trong vùng tích cực, độ lợi khuếch đại [SUB][/SUB] sẽ tăng và kết quả là độ dốc của phần đi lên trong hình 12-7(a) sẽ dốc hơn. Độ dốc này sẽ tiếp tục tăng cùng với sự gia tăng của độ lợi vòng cho đến khi độ lợi vòng là đơn vị. Tại đó, độ dốc sẽ là không xác định. Và cuối cùng, khi độ lợi vòng lớn hơn đơn vị, độ dốc đảo ngược dấu và đồ thị của [SUB][/SUB] theo [SUB][/SUB] có dạng như hình 12-7(b).
Đường cong trong hình 12-7(b) có thể được dùng để mô tả hoạt động của mạch. Khi [SUB][/SUB] nâng lên từ không, [SUB][/SUB] sẽ giữ tại ngưỡng thấp cho đến khi [SUB][/SUB] đạt đến [SUB][/SUB]. Khi [SUB][/SUB] vượt quá [SUB][/SUB] mạch sẽ đột ngột chuyển sang ngưỡng cao. Tương tự, nếu [SUB][/SUB] ban đầu là lớn hơn [SUB][/SUB] thì khi [SUB][/SUB] giảm, ngõ ra sẽ giữ tại ngưỡng cao cho đến khi [SUB][/SUB] đến giá trị [SUB][/SUB] và tại điểm này mạch sẽ đột ngột chuyển xuống mức thấp. Ta nói rằng mạch có tính chất trễ.
Một đường thẳng đứng tại [SUB][/SUB] nằm giữa [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] sẽ cắt đồ thị tại ba điểm. Các điểm trên và dưới cùng, [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB], là các điểm ổn định. Điểm [SUB][/SUB] là điểm không ổn định. Tại [SUB][/SUB] mạch sẽ hoặc ở điểm [SUB][/SUB] hoặc ở điểm [SUB][/SUB] tùy thuộc vào hướng của [SUB][/SUB]. Khi [SUB][/SUB] trong giới hạn giữa [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB], mạch Schmitt trigger sẽ ở vào một trong hai trạng thái bền nên mạch là dạng bistable.

[lds]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Sơ đồ mạch trong hình 12-8 là mạch monostable. Các cực tính của nguồn cung cấp chỉ trong hình là dành cho transistor loại NPN. Ở đây, cũng giống như trong mạch binary, ngõ ra [SUB][/SUB] được ghép đến ngõ vào [SUB][/SUB] thông qua một cầu phân áp điện trở, trong đó [SUB][/SUB] là một tụ giao hoán nhỏ. Tụ này có cùng mục đích như đã xét trong phần trên. Ghép dc mà ta đã thấy trong mạch binary từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB] được thay bằng ghép thông qua tụ [SUB][/SUB]. Điện trở [SUB][/SUB] tại ngõ vào [SUB][/SUB] tạo nên đường trả về nguồn [SUB][/SUB]. Điều này không bắt buộc, điện trở này có thể được nối đến một điện áp thấp hơn.

Ta giả sử là các thông số của mạch được hiệu chỉnh sao cho nó ở trong trạng thái bền với [SUB][/SUB] tắt và [SUB][/SUB] dẫn. Mạch này sẽ có thể đi ra khỏi trạng thái bền khi một xung trigger âm được đặt tại ngõ vào [SUB][/SUB] hoặc [SUB][/SUB]. Ta cần phải lưu ý là tín hiệu trigger là không đối xứng, nó chỉ được đặt lên một ngõ vào chứ không phải hai ngõ vào đồng thời.
Giả sử là một xung trigger được đặt vào [SUB][/SUB] và làm cho [SUB][/SUB] tắt hoàn toàn. Điện áp tại [SUB][/SUB] sẽ nâng lên xấp xỉ [SUB][/SUB], và vì có tụ giữa [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB], tầng [SUB][/SUB] sẽ đi vào trạng thái dẫn. Linh kiện này có thể được lái vào vùng bão hòa hoặc có thể hoạt động trong vùng tích cực. Trong cả hai trường hợp, dòng [SUB][/SUB] sẽ chảy qua điện trở ngõ ra [SUB][/SUB] của [SUB][/SUB], và điện áp tại [SUB][/SUB] đột ngột rơi xuống một lượng là [SUB][/SUB]. Điện áp tại [SUB][/SUB] rơi cùng một lượng vì điện áp trên tụ [SUB][/SUB] không thể thay đổi tức thời. Mạch monostable bây giờ đang ở trạng thái giống như bền (quasi-stable).

[minhthuco]

Mạch sẽ tiếp tục ở trong trạng thái giống như bền này chỉ trong khoảng thời gian [SUB][/SUB] vì [SUB][/SUB] được nối đến [SUB][/SUB] qua điện trở [SUB][/SUB]. Do đó [SUB][/SUB] sẽ nâng điện áp lên, và khi đạt đến điện áp ngưỡng [SUB][/SUB] của [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] sẽ tắt và mạch trở lại trạng thái bền khởi đầu. Bây giờ ta sẽ xem cái gì ảnh hưởng lên thời gian mạch ở trạng thái giống như bền. Trong khoảng thời gian [SUB][/SUB] tắt, các thay đổi điện áp tại [SUB][/SUB] có thể được tính từ mạch 12-9. Trong mạch này tầng [SUB][/SUB] được thay bằng mạch tương đương với nguồn [SUB][/SUB] và điện trở [SUB][/SUB] biểu diễn trở kháng trở kháng ngõ ra của bộ khuếch đại kể cả [SUB][/SUB]. Dạng sóng điện áp tại [SUB][/SUB] được vẽ trong hình 12-10. Sự chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái giống như ổn định xảy ra tại thời điểm [SUB][/SUB]. Nếu ta đặt [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] thì khi [SUB][/SUB], [SUB][/SUB], điện áp bão hòa base của transistor. Vì [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB] là ghép qua tụ, một sự thay đổi đột ngột của điện áp tại [SUB][/SUB] phải tạo ra một sự gián đoạn tương tự trong điện áp tại [SUB][/SUB]. Tại [SUB][/SUB], điện áp tại [SUB][/SUB] rơi xuống một lượng là [SUB][/SUB]. Vì vậy, tại [SUB][/SUB], [SUB][/SUB]. Điện áp [SUB][/SUB] sẽ nâng lên theo lũy thừa hướng đến [SUB][/SUB] với thời hằng
[SUB][/SUB]
Vì tại [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] nên điện áp ngõ vào tầng hai là
[SUB][/SUB] (12-4)
Sự nâng lên này chỉ tiếp tục cho đến khi [SUB][/SUB] nâng lên đến điện áp [SUB][/SUB], tại thời điểm [SUB][/SUB] đó, một sự chuyển ngược lại sẽ xảy ra. Giải biểu thức trên cho [SUB][/SUB] khi [SUB][/SUB] ta có
[SUB][/SUB] (12-5)
Trong biểu thức này, [SUB][/SUB] là điện áp bão hòa ([SUB][/SUB] đối với Ge và [SUB][/SUB] đối với Si), [SUB][/SUB] là điện áp ngưỡng tắt ([SUB][/SUB] đối với Ge và [SUB][/SUB] đối với Si). Ta có thể sử dụng giá trị trong bảng 12-1 để tính cho các điện áp ngưỡng tắt và bão hòa.

[TABLE]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][SUB][/SUB][/TD]
[TD][SUB][/SUB][/TD]
[TD][SUB][/SUB][/TD]
[TD][SUB][/SUB][/TD]
[TD][SUB][/SUB][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Si[/TD]
[TD]0.3[/TD]
[TD]0.7[/TD]
[TD]0.6[/TD]
[TD]0.5[/TD]
[TD]0.0[/TD]
[/TR]
[TR]
[TD]Ge[/TD]
[TD]0.1[/TD]
[TD]0.3[/TD]
[TD]0.2[/TD]
[TD]0.1[/TD]
[TD]-0.1[/TD]
[/TR]
[/TABLE]

Bảng 12-1
Các giá trị điện áp chuyển tiếp thông thường của transistor NPN ở [SUB][/SUB].

[khangdn]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Ký hiệu [SUB][/SUB] là thời gian trễ (delay time), hay còn được gọi là độ rộng xung (pulse width). Thời gian trễ [SUB][/SUB] có thể được thay đổi bằng cách thay đổi thời hằng [SUB][/SUB] hoặc [SUB][/SUB]. Dòng [SUB][/SUB], chảy qua [SUB][/SUB] khi linh kiện dẫn, được điều khiển bằng dòng base. Dòng ngõ vào này phụ thuộc [SUB][/SUB]. Do đó, [SUB][/SUB] có thể được thay đổi bằng cách thay đổi [SUB][/SUB].
Thời gian [SUB][/SUB] của mạch monostable thường không ổn định mà phụ thuộc đặc tính linh kiện thông qua [SUB][/SUB], [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Độ ổn định sẽ lớn hơn khi [SUB][/SUB] được trả về đến một điện áp có biên độ lớn như [SUB][/SUB] hơn là đến [SUB][/SUB] hoặc đến đất. Hình 12-11 minh họa điểm này. Đường cong 1 tương ứng với [SUB][/SUB] trả về đến [SUB][/SUB], đường cong 2 tương ứng với đường trả về đến điện áp thấp [SUB][/SUB]. Thời hằng đã được hiệu chỉnh để có cùng giá trị khởi đầu [SUB][/SUB].
Nếu [SUB][/SUB] được trả về đến đất thì mạch sẽ không hoạt động. Dưới các điều kiện này, [SUB][/SUB] trong trạng thái bền, và dòng collector của [SUB][/SUB] là khá nhỏ, khoảng vài lần [SUB][/SUB]. Nếu transistor [SUB][/SUB] bị phân cực ngược thì dòng collector sẽ là [SUB][/SUB]. Do đó, với [SUB][/SUB] được trả về đến đất, [SUB][/SUB] sẽ luôn bị tắt. Để có thể chuyển trạng thái, [SUB][/SUB] phải đủ lớn để làm [SUB][/SUB] ra khỏi trạng thái tắt. Nhưng nếu [SUB][/SUB] nối đất thì sự thay đổi trong ngõ ra [SUB][/SUB] là quá nhỏ và mạch không thể bị trigger.