TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
******
BÀI TIỂU LUẬN
HP: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ
Đề tài: …………………………………………………………………
………………………………………………………………………….

GV hướng dẫn: ThS. Phạm Duy Khánh
Nhóm thực hiện:
Lớp HP:
Thái Nguyên - …/2012
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
******
TIỂU LUẬN
Đề tài tiểu luận:
Môn học:
Bộ môn:
1. Sinh viên MSSV
2. Sinh viên MSSV
3. Sinh viên MSSV
4. Sinh viên MSSV
5. Sinh viên MSSV
6. Sinh viên MSSV
7. Sinh viên MSSV
8. Sinh viên MSSV
9. Sinh viên MSSV

Với sự hướng dẫn của thầy Phạm Duy Khánh, sinh viên nhóm 12 – lớp học
phần H2 xin được trình bày những hiểu biết về mạch đa hài tự kích trong bài viết dưới
đây.

PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1. Mạch đa hài tự kích dùng tranzistor
1.1. Phân tích mạch điện
1.1.1. Cấu tạo
Mạch đa hài tự kích dùng Tranzistor có cấu tạo từ hai tầng khuếch đại phụ tải
cực góp mắc hồi tiếp với nhau bởi các tụ C
1
, C
2
như hình 1.1a
1.1.2. Sơ đồ mạch đa hài tự kích dùng tranzitor.
Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý mạch đa hài tự kích và giản đồ thời gian.
Ta giả thiết mạch là đối xứng thì khi đóng mạch nguồn cung cấp cả hai
Tranzistor đều thông, dòng điện qua hai Tranzistor là bằng nhau, điện thế trên cực
góp của các Tranzistor là như nhau. Tuy nhiên hiện tượng đối xứng tuyệt đối trong
thực tế là không tồn tại do có sai số giữa các điện trở, tụ điện, độ tản mạn các tham số
của các Tranzistor cùng loại v.v nên một trong hai Tranzistor sẽ dẫn mạnh hơn.
1.2. Nguyên lí hoạt động
Giả thiết Tranzistor T
1
dẫn mạnh hơn → I
C1
tăng → U
C1
giảm, lượng giảm áp này
thông qua tụ C

C
1
C
2
+E
C
U
C2
U
C1
(a)
(b)
0
0
0
0
t
t
t
t
U
B1
U
B2
U
C1
U
C2
t
1

C1
WR
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch phát
xung dùng Tranzistor
qua tụ C
2
đưa cả đến cực gốc của T
1
nên U
B1
tăng → I
C1
tiếp tục tăng. Quá trình này
chỉ kết thúc khi I
C2
giảm về bằng “0” (T
2
khoá hẳn: U
C2
≈ E
C
) và I
C1
đạt giá trị I
C1bh
(T
1
mở boã hòa: U
C1
≈ 0).

1
. Chính quá trình phóng điện của tụ C
1
tạo nên một sụt áp âm trên tiếp giáp gốc
- phát của T
2
giữ cho T
2
ở trạng thái khóa chắc chắn.
Theo thời gian dòng phóng của tụ C
1
giảm dần, điện thế trên cực gốc

của T
2
bớt
âm dần. Khi điện áp U
beTr2
≥ 0 thì đèn T
2
sẽ thông lại bắt đầu một quá trình hồi tiếp
như sau:
I
C2
tăng → U
C2
giảm → U
B1
giảm → I
C1

2
(U
C2
). U
C1
, U
C2
thực chất là hai dãy xung có biên độ sấp xỉ bằng nguồn nuôi của mạch

là E
C
và U
C1
= 5
C2
. Chu kỳ T của hai dẫy xung ra này được tính theo biểu thức:
T = τ
1
+ τ
2
.
Trong đó : τ
1
= R
1
.C
1
.Ln2 ≈ 0,7. R
1
.C

= R, C
1
= C
2
= C thì
T =1,4.R.C.
Nhìn vào biểu thức của T ta thấy khi muốn thay đổi tần số xung ra ta chỉ việc
thay đổi điện dung tụ C hoặc giá trị điện trở R. Ở hình 1.2, khi ta thay đổi biến trở
WR thì hằng số thời gian phóng nạp của tụ C
1
và C
2
đều thay đổi, dẫn đến độ rộng
xung ra thay đổi.
Với cách mắc trên ta có chu kỳ T là: T ≈ 1,4.(WR + R).C.
Trong mạch ta chọn Tranzistor là loại N-P-N có công suất nhỏ nhưng hệ số khuếch
đại lớn như loại Tranzistor silic có nhãn hiệu C
828
, hoặc C
945
.
Ví dụ 1: Có các số liệu R
B1
= R
B2
= R = 10kΩ; R
C1
= R
C2
=1kΩ; C

.C
1
.Ln2 ≈ 0,7R
1
C
1
Hằng số thời gian phóng của tụ C
1
là: τ
2
= R
B1
.C
2
.Ln2 ≈ 0,7R
2
C
2
⇒
T ≈ 0,7(R
1
C
1
+ R
2
C
2
)
Khi C1 ≠ C2 thì τ
1

KĐTT
R
R
1
R
2
C
u
ra
N
P
(a)
+U
CC
-U
CC
τ
1
τ
2
T
0
0
U
c
U
r
U
_
P

: u
P
=
u
R1
. Điện áp đặt tới đầu vào của trigơ Smit (đầu vào đảo của KĐTT) được lấy trên tụ
C và tuân theo quy luật biến thiên của điện áp trên tụ: U
N
= U
C
.
Với cách mắc của trigơ smit nói trên cùng mạch R, C như hình vẽ ta được một
mạch dao động tự kích có giản đồ thời gian mô tả hoạt động như hình 2.1b.
2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch
Khi điện thế trên đầu vào N (điện áp trên tụ C) đạt tới ngưỡng lật của trigơ Smit thì
sơ đồ sẽ lật trạng thái và điện áp ra đột biến giá trị ngược lại với giá trị cũ. Sau đó thế
trên đầu vào N thay đổi theo hướng ngược lại và tiếp tục cho đến khi đạt ngưỡng lật
khác. Quá trình thay đổi U
N
được điều khiển bởi thời gian phóng nạp của C từ U
r
qua
R.
+ Khoảng thời gian (0 ÷ t
1
) điện áp ra của KĐTT ở giá trị u
ra
= +U
ra max
.

c
của trigơ
Smit nên sơ đồ lật trạng thái.
+ Từ t
1
÷ t
2
, u
ra
= - U
ramax
→ điện áp ngưỡng cũng lật trạng thái:
β−==
−
.UUu
maxra
P
P
, đồng thời tụ C phóng điện từ + C → R → KĐTT → -U
CC
→
nội trở nguồn → mát → - C. Khi điện áp trên tụ giảm về bằng không thì tụ lại nạp
theo chiều ngược lại từ mát → C → R → KĐTT → - Ucc, điện áp trên tụ tăng dần với
cực tính ngược lại. Tại t
2
điện thế trên N đạt đến giá trị ngưỡng

u
C
=U

, lúc đó phương trình vi phân để xác
định U
N
(t) có dạng:
.
RC
U_U
dt
dU
NmaxraN
±=

Giải phương trình vi phân trên với điều kiện đầu là U
N
(t = 0) = U
-
P
= - U
ra max
.β ta có
nghiệm sau:
.)e.1(1U)t(U
C.R
t
maxraN










β+−⇔=⇒
τ
−
+
(*)
Với τ
1
là hằng số thời gian phóng nạp của tụ C khi U
ra
= U
ra max
.
(*)
( )
RC
1
e.1)1(
τ
−
β+=β−⇔
, thay
21
1
RR
R
+

T của xung ra :
T = 2. τ ≈ 2.1,1.R.C = 2,2.R.CHình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung sử dụng
µ
A741.
Nhìn vào biểu thức trên ta thấy: khi muốn thay đổi tần số của dẫy xung ra ta có
thể thực hiện bằng cách thay đổi điện dung của tụ C hoặc thay đổi giá trị điện trở R.
Hình 2.2 là sơ đồ nguyên lý một mạch phát xung dùng khuyếch đại thuật toán dùng
vi mạch µA741 có độ rộng thay đổi được nhờ biến trở WR. Với mạch này ta có công
thức tính chu kỳ của xung ra như sau:
T = 2. τ ≈ 2.1,1.(WR + R).C = 2,2.(WR + R).C
Ví dụ 2: Cho IC µA741 biết C =200nF tìm thông số WR để tần số điên áp thay đổi từ
(10-1000)Hz
Ta có T=2,2(R + WR).C
Khi f
1
= 10Hz → T
1
=1/f
1
=0,1(s)
⇒
R + WR
1
=
7
0,1
227,3

Chọn R = 1,3kΩ và WR
1
= 226kΩ, WR
2
= 1kΩ
Với R = 1,3kΩ và WR = (1-226)kΩ thì tần số điện áp thay đổi từ (10-1000)Hz
2.4. Mô phỏng mạch bằng phần mềm mutilsim

Hình 2.3 : Mô phỏng mạch đa hài dùng IC khuếch đại thuật toán
Hình 2.4 : Giản đồ điện áp U
v
(màu xanh) và điện áp U
ra
(màu đỏ)
3. Mạch đa hài tự kích dùng IC 555
3.1. Phân tích mạch điệnKhối phát xung chủ đạo có nhiệm vụ phát ra một dãy xung vuông liên tục cung cấp
cho khối đếm. Yêu cầu đặt ra đối với khối này là dãy xung vuông được tạo ra có tần
số thay đổi được để từ đó có thể thay đổi được tốc độ hiển thị. Hình 3.1 là sơ đồ
nguyên lý của một mạch phát xung chủ đạo đáp ứng được các yêu cầu trên.
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung chuẩn dùng IC 555
Vi mạch 555 là loại vi mạch được dùng để phát xung vuông chuyên dụng.
Muốn tạo ra được dẫy xung liên tục người ta tiến hành ghép vi mạch này với tụ điện
và điện trở như hình vẽ. Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của phát xung của vi mạch
555 ta quan sát sơ đồ trải của vi mạch 555 hình 3.2.

Hình 3.2: Sơ đồ trải của 555 trong mạch phát xung chủ đạo.
Phần được đóng khung bằng nét đứt là vi mạch 555, nó có cấu tạo cơ bản từ 2

giảm dần. Đầu ra của mạch phát xung không có xung ra (mức logic “0”).
+Khi
3
Ucc2
U
3
Ucc
C
<<
thì đầu ra của OA
1
và OA
2
đều có mức logic “0” trigơ
vẫn giữ nguyên trạng thái (R = 0, S = 0), T vẫn mở, tụ C tiếp tục phóng điện, điện áp
trên nó tiếp tục giảm, xung ra ở mức logic “0”.
+ Đến thời điểm t
1

3
Ucc
U
C
≤
, đầu ra OA
2
có mức logic “1”, còn đầu ra OA
1
vẫn có mức logic “0”, 1 nhận trị “0” (R = 0, S = 1). Qua cổng NAND ta nhận được
xung ra ở mức logic “1”, đồng thời tranzitor T khoá tụ C được nạp từ +U

Ucc
2
C
≥>
các đầu ra
bộ so sánh đều nhận trị “0”, trigơ giữ nguyên trạng thái (R = 0, S = 0), xung ra vẫn
tồn tại ở mức logic “1”, T vẫn khóa tụ C tiếp tục được nạp điện.
+ Cho đến thời điểm t
2
, U
C
≥ 2U
CC
/3 đầu ra của OA
1
chuyển trạng thái lên mức
logic “1”, đầu ra của OA
2
vẫn giữ nguyên trạng thái, 1 nhận trị “1” (R =1, S = 0),
xung ra nhận mức logic “0” đồng thời T thông bão hoà, tụ C phóng điện, hoạt động
của mạch lặp lại như quá trình từ 0 ÷t
1
. Kết quả là ta thu được một dẫy xung vuông ở
đầu ra trên chân 3 của vi mạch 555.
3.3. Các thông số cơ bản đáp ứng các yêu cầu cho trước
Để thay đổi tần số xung ra thì thay đổi hằng số thời gian phóng, nạp của tụ C bằng
cách thay đổi giá trị các điện trở R
A
và R
B

3
U
3
U2
.

Đơn giản phương trình ta được :
3
U
e.
3
Ucc
2
CC
C).RR(
tn
BA
=
+
−
Ln hai vế:

.C).RR.(69,02ln.C).RR(t
BABAn
+≈+=
Trong khoảng từ 0 ÷ t
1
tụ C phóng điện từ giá trị ban đầu là 2U
CC
/3 đến U

là hằng số thời gian phóng của tụ C.

.C.R.69,02ln.C.Rt
BBp
≈=
Chu kỳ T của dãy xung ra:
T = t
n
+ t
p
= 0,69(R
A
+ R
B
).C + 0,69R
B
.C = 0,69(R
A
+ 2R
B
).C.
Nếu mắc thêm điôt D song song với điện trở R
B
như hình vẽ thì tụ C sẽ nạp
điện theo đường +Ucc → R
A
→ D → C → mát, thời gian nạp của tụ C sẽ được
tính: t
n
= 0,69.C.R

A
.C. Trong
trường hợp này xung ra có độ rộng và khoảng thời gian không tồn tại xung là bằng
nhau. Nhìn vào biểu thức ta thấy khi muốn thay đổi chu kỳ T của xung ra ta có thể
thực hiện bằng 2 cách là thay đổi dung lượng của tụ C hoặc thay đổi giá trị của điện
trở R
A
, và R
B
. Trên hình 5 để có thể thay đổi được T ta điều chỉnh hai biến trở WR
1
và
WR
2
, đây là hai biến trở đồng trục mà khi ta tăng thì chúng cùng tăng còn khi ta giảm
thì chúng cùng giảm nên WR
1
= WR
2
= WR. Với mạch như hình 3.1 công thức tính
chu kỳ của xung ra như sau:
T = 2.0,69.(WR+R
1
).C
1.
= 1,4.(WR+R
1
).C
1


=6,67.
4
10
−
(s)
⇒
R + WR
1
=
4
7
6,67.10
4,76
1,4.10
k
−
−
=
Ω
Chọn R = 1,43kΩ và WR
1
= 70kΩ, WR
2
= 3,33kΩ
Với R = 1,43kΩ và WR = (3,33-70)kΩ thì tần số điện áp thay đổi từ (100-1500)Hz
3.4. Mô phỏng mạch bằng phần mềm mutilsim
Hình 2.3 : Mô phỏng mạch đa hài dùng IC 555

Hình 2.3 : Giản đồ điện áp ra chân 3 của IC555
PHẦN III. KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN