Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

1

1

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

MÔN:THIẾT KẾ MẠCH TƯƠNG TỰ

Thầy giáo hướng dẫn : Vũ Đức Lý
Sinh viên thực hiện :
- Nguyễn Hữu Vượng
- Nguyễn Văn Phong
- Nguyễn Tùng Lâm
- Hoàng Đức Anh
- Nguyễn Thanh Tùng
- Đỗ Văn Hiếu



Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

3

3

I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠCH DAO ĐỘNG TẠO XUNG
VUÔNG VÀ XUNG TAM GIÁC SỬ DỤNG IC 555
1. Mạch dao động
Mạch dao động là mạch dao động sử dụng các linh kiện để phát ra tín hiệu
xung dao động cụ thể để điều khiển các thiết bị. Có nhiều dạng tín hiệu xung

5

2 1
C 10 nF 0 V
SƠ ĐỒ MẠCH TẠO XUNG VUÔNG
Dựa vào sơ đồ khối ta có thể nhận ra rằng để tạo được xung vuông ta chỉ cần
IC 555 và một số linh kiện phổ biến như R, C
Chú ý: ở đây ta tạo đồng thời xung tam giác lấy ra ở chân số 6.
3. lý do chọn mạch tạo xung vuông sử dụng IC NE555 N:

555
Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

4

4

-IC NE555 N rất phổ biến, dễ tìm
-mạch tạo xung dùng IC này rất dễ làm, dễ giải thích, dễ hiểu nguyên lý làm
việc của nó.
4. nguyên lý hoạt động của IC NE5555 N:

+18 V.
 Cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555
a) cấu tạo:
Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

5

5 Vcc discharge control voltage
threshold output
trigger Ground reset

Về bản chất thì IC 555 là một bộ mạch kết hợp giữa 2 con Opamp, 3 điện
trở, 1 con transistor, và một bộ FipflopA(ở đây dùng FFRS)
- 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp
- Transistor để xả điện.

1 4

R Q
S Q

out

Comp2
Comp1
8 7
V2 C
5
H H
B

E

6
H

V1

3


khi S = [1] thì Q = [1] và khi R =[1] thì Q = [0]bởi vì Q¯= [1],
transistor mở dẫn, cực C nối đất. cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện
áp ở chân 6 không vượt quá V2, do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không
reset.
Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra + Rb)C.
 tụ C nạp từ điện áp 0 V  Vcc/3:
- lúc này V +1(V+ của Opamp1) > V -1. do đó O 1 ( ngõ ra của
Opamp 1) có mức logic 1 (H)
- V+2 < V-2 ( V-2=2Vcc/3)do đó O2 = 0(L).
- R=0, S =1 Q=1, Q¯= 0
- Q =1  ngõ ra =1
- Q¯ = 0  transistor hồi tiếp không dẫn.
 Tụ C tiếp tục nạp từ điện áp Vcc/3  2 Vcc/3:
- lúc này , V +1 < V-1. do đó O1=0.
- V +2 <V-2. do đó O2 =2.
- R=0, S=0 Q, Q¯ sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=1, Q¯ =0).
- Transistor vẫn không dẫn!
 Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:
- lúc này, V+1 < V-1. do đó O1=0
- V+2 > V-2 do đó O2=1
- Q=0  ngõ ra đảo trạng thái =0
- Q¯ =1  transistor dẫn điện áp trên chân 7 xuống 0V!
- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C
- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ xả, làm cho điện áp tụ C nhảy
xuống dưới 2Vcc/3.
 Tụ C tiếp tục xả từ điện áp 2Vcc/3  Vcc/3:
- lúc này, V+1 < V-1. do đó O1=0
- V+2<V-2. do đó O2=0
- R = 0, S=0  Q, Q¯ sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=0, Q¯=1)
- Transistor vẫn dẫn

Ta có sơ đồ mạch đơn giản để tính thời gian ngưng dẫn khi tụ nạp xả

R
B1
V
B1
(s)
Vcc + l(s) 1
s sC
2 _
s
VVcc )7,0(
 +

Từ mạch tương đương suy ra: 2
1
1
7,0

1
1
7,02
1
7,0
CR
SR
Vcc
sC
R
VccVcc
B
B
B

Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

8

8

21
1
21
1
)7.02()(
1
7,02
)()(
CR

CR
B









7,0
7,02
ln
21
Vcc
Vcc
CRt
B

Thường Vcc >> 0,7 nên: t ≈ R
B1
C
2
ln 2 = 0,693R
B1
C
2
≈ 0,7 R
B1

B2
C
1
)
Giả sử R
B1
= R
B2
= R; C
1
= C
2
= C thì chu kỳ dao động của mạch trở
thành: T ≈ 1,4RC
Và tần số dao động: f ≈
RC
7,0

Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian
ngưng dẫn của transistor là:

T = RC ln2 = 0,693 RC
 thời gian ngưng dẫn ở mức áp cao cũng là lúc tụ C
2
nạp dòng qua
R
1
+ R
2


1khz. như vậy ta có 3 phươn án thực hiện
+ điều chỉnh tần số bằng cách thay đổi điện trở R
1,
R
2

+ điêu chỉnh tần số bằng cách thay đổi tụ điện C
2

+ điều chỉnh tần số bằng cách thay đổi tụ điện và điện trở đồng
thời
 ở đây để đơn giản chúng ta điều chỉnh tần số bằng cách
thay đổi điện trở R
2
( dùng biến trở)
Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

9

9

- để xác định biên độ điêu chỉnh tụ điện ta thay 2 giá trị tần
số vào công thức để xác định điện trở tương ứng
 với tần số 500 Hz:
chọn C
2
= 10 nF, R
1
= 100
(kΩ).

3
chỉ là tải giả mắc vào chân 3 của IC 555 để mô phỏng chọn
khoảng vài kiloOhm là được.
- R
5
cũng là điện trở đệm ngã ra của IC 555 với ngã vào của C1585
là trán đệm (buffer) ngã ra, thường lắp theo kiểu cực thu chung
(CC), đặc điểm của cách lắp này cho ta trở kháng ngã (ri) vào rất
lớn, R
4
(RE) chọn sao cho trở kháng ngã vào của nó đủ lớn để khi
ta ghép các tầng phía sau C1815 sẽ không ảnh hưởng đến các tham
số của mạch LM 555 thường khoảng vài trăm kilo Ohm.
Công thức tính tải:
r
i
= r
b
+

r
e
+

R
E
=> r
i
= h
ie

R2 và thời gian xả là Tx = t2 = 0.693. R2.C2 mà R1 = R2 (chọn lúc thiết
kế) => Tn = Tx.
+15v
Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

11
11
Hình minh họa quá trình nạp xả cho tụ C2
Ngõ out tại chân số 6 cho ra xung tam giấc(hơi bị răng cưa chứ xườn
không thẳng)
Tương tự ngõ out tại TST cũng cho ra xung gần giống như tại chân số 6(
cái này làm chưa đạt yêu cầu vì theo lý thuyết thì qua C1815 thì xung sẽ
trơn hơn, cạnh xung sẽ thẳng hơn nhưng trong mạch thì cạnh xung ra tại
C1815 không thẳng….)

Dạng xung tại ngõ out(3)
+12v
Đồ án môn học - Mạch tạo xung vuông và tam giác

12
12

Xung tại chân số 6
Dạng xung tại chân E của C1815

 ứng dụng của IC 555
Ứng dụng của 555 là rất lớn, ngoài ứng dụng hay dùng làm