Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
34
Khi muốn CMOS thúc tải có yêu cầu dòng lớn ta dùng Transistor
Darlington có h
fe
tương đương rất lớn thường là trên 1000.
Khi tải hoạt động ở thế lớn thì phải thêm Transistor cách ly cao thế
khỏi mạch CMOS sau đó ta có thể dùng Transistor Darlington công suất. Khi
tải có yêu cầu dòng lớn ta có thể theo hình V.2.b. 3./ Giao tiếp giữa CMOS với Triac và Thyristor:
Khi tải hoạt động với điện xoay chiều, chủ yếu là mạng điện 50HZ với
điện áp là 110V hay 220V, bộ phận thúc tải trực tiếp là Triac hay Thyristor,
tất nhiên là phải có thên Transistor làm trung gian giữa mạch Logic và Triac
hay Thyristor.
Có nhiều đặc tính kỹ thuật liên quan đến Triac hay Thyristor, quan
trọng nhất là dòng điện tối đa, điện áp đỉnh mà không bao giờ vượt quá.
Dòng này tối thiểu phải áp dụng ở cửa thay đổi vài trăm ở Thyristor, Triac
nhạy, chủ yếu là loại công suất thấp, đến vài chục mA ở công suất lớn. Ở
trường hợp mạch TTL hay CMOS có thể thúc trực tiếp cửa Thyristor hay
Triac, còn phải dùng Transistor làm trung gian.
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
35
3
,
1
_
7
,
1
_
5
=
_
_
=

=>R=300
Hình V.4

5./ TTL tác động ở mức cao:
Vấn đề cơ bản nhất là khi ngõ ra ở mức cao mạch TTL chỉ có thể cung
cấp dòng điện rất hạn chế 400mA, ở TTL loại thường, dòng điện không chỉ
đủ sáng ngay cả đèn led. Ta có thể thêm cửa để lật trạng thái và dùng khả
năng dòng lớn ở mức thấp để hoạt động tải. Ta cũng có thể dùng Transistor
giao tiếp như hình (H.V.5) Hình V.5
.

1./ Sơ đồ khối toàn mạch:

2./ Trình bày nguyên lí toàn mạch
a Khối dao động chuẩn 32KHZ: Tạo dao động có tần số ổn đònh, từ dao
động này chia xuống để được dao động có tần số xung là 1HZ.
b Khối chia: Để tạo xung điều khiển có tần số 1HZ từ dao động chuẩn.
c Khối khống chế 1 giây: Tạo sự đồng bộ cho mạch làm việc.
d Khối chia tần: Nhằm mở rộng giới hạn tần số cần đo.
e Khối đếm: là mạch đếm xung của tín hiệu vào dưới dạng mã BCD.
f Khối giải mã: Chuyển đổi mã số từ khối đếm sang mã số của khối hiển thò
tương ứng, cụ thể là bộ đếm là mã BCD còn hiển thò là LED 7 đoạn thì
cần dùng IC giải mã BCD sang LED 7 đoạn. Khi số lượng LED hiển thò
nhiều thì người ta dùng kỹ thuật chỉ báo đa hợp để giải mã.
g Khối chỉnh dạng xung: Mạch đếm chỉ làm việc với tín hiệu có dạng xung
vuông, khối này chỉnh dạng sóng cho đúng yêu cầu của mạch đếm.
h Khối giảm biên độ tín hiệu ngõ vào nhằm hạn chế biên độ tín hiệu cho
phù hợp với mạch đo.
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
39
i Khối nguồn: Cung cấp nguồn nôi cho toàn mạch hoạt động.

3./ Đặc điểm và yêu cầu mạch thiết kế:
a./ Yêu cầu cuả mạch:
– Tần số làm việc của mạch nằm trong dãy tần số âm tần từ 5 đến 20KHZ.

– Trong quân đội: 55C đến 125 C.
– Thời gian trễ đối với mạch logic CMOS là không đáng kể.

II./ MẠCH DAO ĐỘNG CHUẨN:
1./ Mạch dao động chuẩn tần số 32 khz:
Mạch đo tần số hoạt động dựa trên nguyên tắc là đế xung tín hiệu
vào trong thời gian 1 giây. Trong thiết bò đo lường điện thì độ chính xác của
thiết bò được đặt lên hàng đầu vì vậy mạch dao động chuẩn này được tạo ra từ
mạch dao động dùng thạch anh có tần số là 32 KHZ.

.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
40Cổng NOT N
1
, N
2
kết hợp với điện trở R
1
, R
2
tụ điện C và thạch anh
XTAL để tạo mạch dao động có tần số dao động đúng bằng tần số của thạch
anhlà 32 KHZ.
Cổng NOT N
3

11
, số đếm tối đa là 2048 nhưng do yêu cầu là mạch chỉ chia đến
327 nên cần sử dụng các cổng and để tổng hợp các ngõ ra để được mạch chia
327. Số thập phân 327 được mã hóa theo số nhò là 101000111, các ngõ ra ở
mức cao [1] được đưa vào các ngõ vào của cổng and, ngõ ra cuối cùng của
cổng and A
4
là tín hiệu xung có tần số 1 HZ, đồng thời tín hiệu này cũng được
đưa về chân 11 của IC 4040B reset lại mạch chia.

III./ MẠCH CHIA TẦN SỐ NGÕ VÀO VÀ MẠCH KHỐNG CHẾ THỜI
GIAN ĐẾM TRONG 1 GIÂY:
1. Mạch chia tần số:
Do mạch hiển thò chỉ dùng 4 LED nên kết quả đo có thể hiển thò được
là 9999 HZ, nhưng yêu cầu đặt ra khi thiết kế là thiết bò phải đáp ứng được
tần số 20000 HZ vì vậy cần có mạch chia tần số tín hiệu ngõ vào nếu như khi
đo tín hiệu có tần số lớn hơn 9999 HZ thì ta chuyển sang giai đo nhân 10 hay
nhân 100 để dễ đọc kết quả hơn.
 Từ những yêu cầu đặt ra ta thiết kế dạng mạch chia như sau:
Dùng hai IC 4017B là loại IC đếm 10 thuộc họ CMOS và công tắc 3 vò
trí để tạo các giai đo. Trong mạch này sử dụng IC 4017B làm phần tử chia để
đơn giản cho việc thiết kế mạch in hơn là dùng IC đếm 4518B nhưng phải
dùng đến hai IC mới có được bộ chia 100. Tín hiệu cần đo tần số đưpợc đưa vào chân 14 của IC
1
, ngõ ra 0
9


2 . Mạch khống chế thời gian đếm trong 1 giây:
Như đã trình bày trong phần 2 là mạch hoạt động dựa trên nguyên tắc
là mạch đếm xung trong 1 giây. Ta cần mạch mở cổng cho tín hiệu cần đo tần
số vào mạch đếm trong 1 giây sau đó đóng không tín hiệu qua. Mạch đếm và
giải mã hiển thò kết quả trên LED, kết quả này được lưu giữ lại trong suốt
thời gian reset mạch đếm và chu kì đếm lần sau. Dựa vào bảng trạng thái của
cổng and có thể đáp ứng được yêu cầu của mạch khóa tín hiệu ngõ vào:

Bảng trạng thái

A B Y ( ngõ ra)

0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Tín hiệu điều chính là dao khiển động chuẩn có tần số 1 HZ
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
43



.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
44IV./ MẠCH GIỚI HẠN BIÊN ĐỘ TÍN HIỆU NGÕ VÀO:
Mạch đo tần số sử dụng vi mạch số, như đã giới thiệu IC số chỉ làm
với tín hiệu ở dạng xung có hai mức ngưỡng phân biệt rõ ràng. Giới hạn biên
độ tín hiệu cho phép mạch có thể làm việc được là phải lớn hơn 2V
p-p
và nhỏ
hơn 5 V
p-p
, nếu như biên độ tín hiệu quá nhỏ thì cần có mạch khuếch đại và
ngược lại biên độ quá lớn thì cần mạch hạn chế biên độ tín hiệu ngõ vào:

1 . Mạch khuếch đại tín hiệu ngõ vào:
Để đáp ứng được các tín hiệu có biên độ thấp từ hàng mV thì cần
mạch khuếch đại để nâng biên độ lên hàng volt mới đáp ứng được biên độ tín
hiệu ngõ vào mạch đếm. Trong mạch này ta dùng IC 741 làm phần tử khuếch
đại, hệ số khuếch đại của mạch phải cao nhưng nếu dùng một tầng khuếch
đại thì mạch làm việc không ổn đònh và không đáp ứng được dải tần số tín
hiệu cần đo. Vì vậy ta thiết kế mạch dùng hai tầng khuếch đại, ngưỡng biên
độ tín hiệu thấp nhất là 10 mV. Dạng mạch khuếch đại như sau: .