Mạch tạo xung đa hài không ổn định

Mạch tạo xung đa hài không không thay đổi là bộ xê dịch chạy tự do xê dịch giữa hai trạng thái liên tục tạo ra hai dạng sóng đầu ra sóng vuông. Bạn hoàn toàn có thể xem phần trước : Mạch tạo xung đa hài lưỡng ổn .

Mạch tạo xung đa hài không ổn định là loại dao động đa hài được sử dụng phổ biến nhất vì chúng không chỉ đơn giản, đáng tin cậy và dễ xây dựng mà còn tạo ra dạng sóng đầu ra sóng vuông không đổi.

Không giống như mạch đa hài đơn ổn hoặc mạch đa hài lưỡng ổn mà chúng ta đã xem xét trong các hướng dẫn trước đó yêu cầu xung kích hoạt “bên ngoài” cho hoạt động của chúng, Mạch tạo xung đa hài không ổn định có tính năng kích hoạt tự động được tích hợp sẵn để chuyển nó liên tục giữa hai trạng thái không ổn định Set và reset.

Mạch đa hài đơn không ổn định là một loại cross-coupled transistor( mắc chéo nhau) có trạng thái đầu ra không ổn định. Mạch không ổn định bao gồm hai transistor chuyển mạch, một mạng phản hồi ghép nối chéo và hai tụ điện trễ thời gian cho phép dao động giữa hai trạng thái mà không cần kích hoạt bên ngoài để tạo ra sự thay đổi trạng thái.

Trong các mạch điện tử, Mạch đa hài không ổn định còn được gọi là Bộ đa nhịp chạy tự do vì chúng không yêu cầu bất kỳ đầu vào bổ sung hoặc hỗ trợ bên ngoài nào để tạo dao động. Bộ tạo dao động không ổn định tạo ra một sóng vuông liên tục từ đầu ra, sau đó có thể được sử dụng để nhấp nháy đèn hoặc tạo ra âm thanh trong loa.

Mạch transistor cơ bản cho Bộ đa hài không không thay đổi tạo ra đầu ra sóng vuông từ một cặp transistor ghép chéo cực E nối đất. Cả hai transistor NPN hoặc PNP, nó thiên về hoạt động giải trí tuyến tính và được quản lý và vận hành như Bộ khuếch đại E chung với phản hồi dương 100 % .Cấu hình này thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo cho giao động khi : ( βA = 1 ∠ 0 o ). Điều này dẫn đến một tiến trình dẫn “ BẬT trọn vẹn ” ( Bão hòa ) trong khi tầng kia được chuyển sang “ TẮT trọn vẹn ” ( cắt ) tạo ra mức độ khuếch đại lẫn nhau rất cao giữa hai transistor. Sự dẫn điện được chuyển từ tiến trình này sang quy trình tiến độ khác nhờ tác động ảnh hưởng phóng điện của tụ điện qua một điện trở như hình dưới đây .

Mạch đa hài không ổn định cơ bản

Để hiểu hơn mạch này thứ nhất tất cả chúng ta hãy học lại kiến thức và kỹ năng của transistor một chút ít :Tại thời gian Vbb = 0 trans sẽ ở trạng thái cắt. và Vce = Vcc Tại thời gian Vbb là một giá trị xác lập thì trans ở trạng thái bão hòa nên Vce = 0 vTa sẽ nghiên cứu và phân tích mạch này :

Đầu tiên khi ta chưa cấp nguồn cho mạch thì cả 2 Transistor sẽ ở trạng thái tắt.

Sau khi cấp nguồn cả 2 transistor sẽ nỗ lực dẫn điện. Ta lưu lý là điện trở R1 luôn nhỏ hơn R2 vì thế khi ta cấp nguồn những tụ điện sẽ sạc qua điện trở theo đường dẫn bên dưới :Nhưng do sự không tương thích trong mạch nên sẽ có một transistor dẫn điện nhiều hơn nên sẽ có một bóng bán dẫn sẽ bão hòa đàu tiên .Ở đây giả xử Q1 bão hòa trước và Q2 trong trạng thái cắt .Nên nó trở nên ngắn mạch như hình. Tại thời gian này Q2 đang dẫn và C1 mở màn tích điện. Giả sử điện áp trên tụ là Vc1 :Nhưng sau khi Q1 đi vào trạng thái bão hòa thì phía bên trái của tụ điện lại nối đất và do đó điện áp tại cực B của Q2 là – Vc1, do điện áp âm này mà Q2 đi vào vùng cắt thế cho nên đây là điểm khởi đầu của mạch. Và do đó ta hoàn toàn có thể nói rằng Q1 như mộ ngắn mạch và Q2 như một hởi mạch :Từ đó ta hoàn toàn có thể thấy tại cực C của Q1 là 0V và Q2 là Vcc. Nó giống như Q. và Q phủ. Bây giờ ở trạng thái tiếp theo tụ C1 sẽ tích điện ngược và theo hướng khác và nó sẽ sạc qua Rb2. Ở đầu kia tụ C2 mở màn tích điện qua Rc2. Bây giờ nếu chú ý tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy Q1 đang dẫn vì thế điện áp Vbe của nó là 0.7 V điều đó có nghĩa là phía bên trái của tụ điện C2 là 0.7 V và bên phải là Vcc vậy điện áp sạc trên tụ điện sẽ sạc đến Vcc-0. 7V :Như ta đã nói điện trở cực C sẽ nhỏ hơn cực B do đó tụ C2 sẽ sạc nhanh hơn C1. Và sau khi điện áp trên C1 là 0.7 V thì điện áp tương tự như cũng Open trên chân B của Q2 và phía phải của tụ điện C1 là dương và trái là âm :Sau đó Q2 sẽ đi vào trạng thái bão hòa :Sau đó Q2 lại hoạt động giải trí như ngắn mạch và khi đó bản bên phải tụ điện sẽ nối đất và điều đó có nghĩa là cực B của Q1 sẽ là – ( Vcc-0. 7 ) do điện áp âm này Q1 sẽ bị tắt .Điều đó có nghĩa là Q1 tắt và Q2 Bật :Như hình trên ta thấy tại cực C của 2 transistor ta sẽ có điểm 0V và Vcc nói trái ngược với hình ở trên kia ta vừa nghiên cứu và phân tích. Tiếp theo tụ điện C2 sẽ khởi đầu tích điện thông qua Rb1 và tụ điện C1 sẽ khởi đầu tích điện qua Rc1 và quy trình lại lặp lại một lần nữa .Sau đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy rằng mạch luân phiên giữa một trạng thái không không thay đổi trong đó transistor Q1 là “ TẮT ” và transistor Q2 là “ BẬT ”, và không không thay đổi thứ hai trong đó Q1 là “ BẬT ” và Q2 là “ TẮT ” tại một tỷ suất được xác lập bởi những giá trị RC. Quá trình này sẽ tự lặp đi lặp lại miễn là có điện áp cung ứng .Biên độ của dạng sóng đầu ra giao động bằng với điện áp phân phối, Vcc với khoảng chừng thời hạn của mỗi trạng thái chuyển mạch được xác lập bởi hằng số thời hạn của mạng RC được liên kết qua những đầu cực B của transistor. Khi những transistor quy đổi cả “ BẬT ” và “ TẮT ”, đầu ra ở một trong hai cực C sẽ là một sóng vuông với những góc hơi tròn do dòng điện sạc những tụ điện. Điều này hoàn toàn có thể được sửa chữa thay thế bằng cách sử dụng nhiều thành phần hơn như tất cả chúng ta sẽ tranh luận sau .

Nếu hai hằng số thời gian được tạo ra bởi C2 x R2 và C1 x R3 trong các mạch là như nhau, thì tỷ lệ mark-space(xem minh họa ở đây : Mark-Space) (  t1 / t2  ) sẽ bằng 1-1 làm cho dạng sóng đầu ra có dạng đối xứng.. Bằng cách thay đổi các tụ điện, C1, C2 hoặc điện trở, R2, R3, tỷ lệ mark-space và tần số có thể được thay đổi.

Chúng tôi đã thấy trong hướng dẫn về mạch RC rằng thời hạn thiết yếu để điện áp trên tụ điện giảm xuống 50% điện áp phân phối, 0,5 Vcc bằng 0,69 hằng số thời hạn của sự tích hợp tụ điện và điện trở. Kkhoảng thời hạn mà transistor TR 2 ở trạng thái “ TẮT ” sẽ bằng 0,69 T hoặc 0,69 lần hằng số thời hạn của C1 x R3. Tương tự, khoảng chừng thời hạn mà transistor TR 1 ở trạng thái “ TẮT ” sẽ bằng 0,69 T hoặc 0,69 lần hằng số thời hạn của C2 x R2 và điều này được định nghĩa là .

Chu kỳ của mạch

Trong đó, R ở Ω và C ở Farads .Bằng cách biến hóa hằng số thời hạn của chỉ một mạng RC, tỷ suất mark-space và tần số của dạng sóng đầu ra hoàn toàn có thể được đổi khác nhưng thường thì bằng cách đổi khác cả hai hằng số thời hạn RC cùng một lúc, tần số đầu ra sẽ được đổi khác theo theo tỷ suất mark-space giống nhau .Nếu giá trị của tụ điện C1 bằng giá trị của tụ điện, C2, C1 = C2 và giá trị của điện trở cơ bản R2 bằng giá trị của điện trở cơ bản, R3, R2 = R3 thì tổng thời hạn của chu kỳ luân hồi đa hài được đưa ra dưới đây cho một dạng sóng đầu ra đối xứng .

Tần số dao động

Trong đó, R tính bằng Ω, C tính bằng Farads, T tính bằng giây và ƒ tính bằng Hertz .

và đây được gọi là “Tần số lặp xung”. Vì vậy, Mạch tạo xung đa hài không ổn định có thể tạo ra HAI dạng sóng đầu ra sóng vuông rất ngắn từ mỗi transistor hoặc một đầu ra hình chữ nhật dài hơn nhiều hoặc đối xứng hoặc không đối xứng tùy thuộc vào hằng số thời gian của mạng RC như hình dưới đây.

Dạng sóng 

Ví dụ về Mạch tạo xung đa hài không ổn định số 1

Mạch tạo xung đa hài không không thay đổi để sản xuất một loạt những xung ở một tần số của 500H z với tỷ suất mark-space là 1 : 5. Nếu R2 = R3 = 100 kΩ, hãy tính giá trị của những tụ điện, C1 và C2 nhu yếu .và bằng cách sắp xếp lại công thức trên cho chu kỳ luân hồi, những giá trị của tụ điện thiết yếu để có tỷ suất M-S 1 : 5 được cho là :Các giá trị 4,83 nF và 24,1 nF tương ứng là những giá trị được thống kê giám sát, vì thế tất cả chúng ta cần chọn những giá trị ưu tiên gần nhất cho C1 và C2 được cho phép dung sai của tụ điện. Trên thực tiễn, do khoanh vùng phạm vi dung sai rộng tương quan đến tụ điện nhỏ, tần số đầu ra trong thực tiễn hoàn toàn có thể chênh lệch tới ± 20 %, ( trong ví dụ đơn thuần của chúng tôi là 400 đến 600H z ) so với tần số thực tiễn thiết yếu .Nếu tất cả chúng ta nhu yếu dạng sóng hoàn toàn có thể quy đổi đầu ra không đối xứng để sử dụng trong những mạch định thời hoặc kiểu gating, v.v., tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đo lường và thống kê bằng tay thủ công những giá trị của R và C cho những thành phần riêng không liên quan gì đến nhau được nhu yếu như tất cả chúng ta đã làm trong ví dụ trên. Tuy nhiên, khi hai R và C đều bình đẳng, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng bảng dưới để tính tần số cho những tích hợp hoặc giá trị của cả hai khác nhau R và C. Ví dụ ,

Bảng tần số mạch tạo xung đa hài không ổn định

Bảng tần số được thống kê giám sát trước hoàn toàn có thể rất có ích trong việc xác lập những giá trị thiết yếu của cả R và C cho một tần số đầu ra đối xứng đơn cử mà không cần phải thống kê giám sát lại chúng mỗi khi nhu yếu một tần số khác .

Bằng cách thay đổi hai điện trở cố định, R 2 và R 3 cho một chiết áp và giữ nguyên giá trị của các tụ điện, tần số từ đầu ra Mạch tạo xung đa hài không ổn định có thể được “điều chỉnh” dễ dàng hơn để cung cấp một giá trị tần số cụ thể hoặc để bù cho dung sai của các thành phần được sử dụng.

Ví dụ, chọn giá trị tụ điện là 10 nF từ bảng trên. Bằng cách sử dụng chiết áp 100 kΩ cho điện trở của chúng tôi, chúng tôi sẽ nhận được tần số đầu ra hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh trọn vẹn từ trên 71,4 kHz một chút ít xuống 714H z. Tương tự như vậy, giá trị tụ điện là 47 nF sẽ cho dải tần từ 152H z đến hơn 15 kHz .

Ví dụ số 2

Một mạch Mạch tạo xung đa hài không ổn định được xây dựng bằng cách sử dụng hai tụ điện định thời có giá trị bằng nhau là 3,3uF và hai điện trở cơ bản có giá trị 10kΩ. Tính tần số dao động cực tiểu và cực đại nếu một chiết áp 100kΩ mắc nối tiếp với hai điện trở.

Với chiết áp ở 0 %, giá trị của điện trở cơ bản bằng 10 kΩ .với chiết áp 100 %, giá trị của điện trở cơ bản bằng 10 kΩ + 100 kΩ = 110 kΩ .Sau đó, tần số đầu ra của giao động cho mạch hoàn toàn có thể biến hóa trong khoảng chừng từ 2.0 đến 22 Hertz .Khi chọn cả giá trị điện trở và điện dung để hoạt động giải trí đáng đáng tin cậy, những điện trở cực B phải có giá trị được cho phép transistor chuyển sang “ BẬT ” trọn vẹn khi transistor khác chuyển sang “ TẮT ”. Ví dụ, hãy xem xét mạch trên. Khi transistor TR2 trọn vẹn “ BẬT ”, ( bão hòa ) gần như cùng một điện áp được giảm xuống trên điện trở R3 và điện trở R4 .Nếu transistor đang được sử dụng có độ lợi dòng β là 100 và điện trở tải cực C, R4 bằng 1 kΩ thì giá trị điện trở B tối đa do đó sẽ là 100 kΩ. Bất kỳ giá trị cao hơn nào và transistor hoàn toàn có thể không chuyển sang “ BẬT ” trọn vẹn dẫn đến mạch cho hiệu quả thất thường hoặc không giao động. Tương tự như vậy, nếu giá trị của điện trở B quá thấp, transistor hoàn toàn có thể không chuyển sang “ TẮT ” và mạch sẽ không giao động nữa .Một tín hiệu đầu ra hoàn toàn có thể nhận được từ đầu cực C của một trong hai transistor trong mạch Mạch tạo xung đa hài không không thay đổi với mỗi dạng sóng đầu ra là một hình ảnh phản chiếu của chính nó. Ở trên tất cả chúng ta đã thấy rằng cạnh của dạng sóng đầu ra hơi tròn và không vuông do đặc tính sạc của tụ điện trong mạch .

Nhưng chúng ta có thể đưa một transistor khác vào mạch sẽ tạo ra xung đầu ra gần như vuông hoàn hảo và cũng có thể được sử dụng để chuyển tải dòng điện cao hơn hoặc tải trở kháng thấp như đèn LED hoặc loa, v.v. mà không ảnh hưởng đến hoạt động của mạch thực tế. Tuy nhiên, mặt trái của điều này là dạng sóng đầu ra không hoàn toàn đối xứng vì transistor bổ sung tạo ra độ trễ rất nhỏ. Hãy xem xét hai mạch dưới đây.

Mạch tạo xung đa hài linh hoạt

Một đầu ra có cạnh hình vuông vắn giờ đây được tạo ra từ transistor thứ ba, TR 3 được liên kết với E của transistor, TR 2. transistor thứ ba này chuyển “ BẬT ” và “ TẮT ” đồng thời với transistor TR 2. Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng transistor bổ trợ này để quy đổi Điốt phát sáng, Rơle hoặc để tạo ra âm thanh từ Bộ chuyển đổi âm thanh như loa hoặc loa âm thanh piezo như hình trên .Điện trở tải, Rx cần được chọn tương thích để tính đến việc giảm điện áp thuận và để số lượng giới hạn dòng điện tối đa khoảng chừng 20 mA so với mạch LED hoặc để cung ứng tổng trở tải khoảng chừng 100 Ω so với mạch loa. Loa hoàn toàn có thể có bất kể trở kháng nào nhỏ hơn 100 Ω .Bằng cách liên kết một transistor bổ trợ, TR4 với cực E của transistor khác, TR1 theo cách tựa như, chúng tôi hoàn toàn có thể tạo ra một mạch nhấp nháy hai bộ đèn hoặc đèn LED từ cái này sang cái khác với vận tốc được xác lập bởi hằng số thời hạn của mạng định thời RC .

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử