CHƯƠNG 5
MẠCH DAO ĐỘNG XUNG
I. KHÁI NIỆM VỀ DAO ĐỘNG
Hệ thống mạch điện tử có thể tạo ra dao động ở nhiều
dạng khác nhau như: Dao động hình sin (dao động điều hòa),
tạo xung chữ nhật, tạo xung tam giác. Trong chương này chỉ xét
đến mạch tạo dao động xung, các mạch tạo dao động xung được
ứng dụng khá phổ biến trong hệ thống điều khiển, thông tin số
và trong hầu hết các hệ thống điện tử số.
Trong kỹ thuật xung, để tạo các dao động không sin,
người ta thường dùng các bộ dao động tích thoát. Các dao động
tích thoát là các dao động rời rạc, bởi vì hàm của dòng điện hoặc
điện áp theo thời gian có phần gián đoạn. Về mặt vật lý, trong
các bộ dao động sin, ngoài các linh kiện điện tử còn có hai phần
tử phản kháng L và C để tạo dao động. Trong khi
dao động, có xảy ra quá trình trao đổi năng lượng một cách lần
lượt giữa năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây và năng
lượng điện trường tích lũy trong tụ điện. Sau mỗi chu kỳ dao
động, năng lượng tích lũy trong các phần tử phản kháng bị tiêu
hao bởi phần tử điện trở tổn hao của mạch dao động, thực tế
lượng tiêu hao này rất nhỏ. Ngược lại trong các bộ dao động tích
thoát chỉ chứa một phần tử tích lũy năng lượng, mà thường gặp
nhất là tụ điện.
Các bộ dao động tích thoát thường được sử dụng để tạo
các xung vuông có độ rỗng khác nhau và có thể làm việc ở các
chế độ sau : chế độ tự dao động, kích thích từ ngoài.
Các bộ dao động tích thoát thường được sử dụng để tạo
các xung vuông có độ rỗng khác nhau và có thể làm việc ở các
chế độ sau : chế độ tự dao động, kích thích từ ngoài.
1. Mạch Đa Hài Bất Ổn (Astable Multivibrator)
Đây là dạng mạch không có trạng thái ổn định (đa hài tự

ra bởi các linh kiện rời. Ngày nay chủ yếu chế tạo bằng công
nghệ vi mạch.
II. MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI DÙNG CÁC LINH KIỆN
TƯƠNG TỰ
1. Mạch Schmitt Trigger
1.1. Dạng Mạch Dùng Op-Amp
Xét mạch điện có dạng sau :
v
v
v
r
-V
+V
R2
+
R
R1
Hình 2-5
Điện trở R = R1//R2 làm giảm dòng điện off set để hoạt
động gần với Op-amp lý tưởng, nhằm mục đích làm cho mạch
hoạt động ổn định hơn.
rr
Av
RR
R
vv 



21

= +V, do đó . Đây là ngưỡng
kích mức cao.
AV
RR
R
Vv 



21
1
Dạng sóng vào – ra
Quan hệ vào – ra
Khi v
v
> -AV thì v
r
= -V
Khi v
v
< AV thì v
r
= +V
v
r
v
v
AV-AV
V
-V

v
RR
R
v





Khi v
v
> v
+
thì v
r
= -V
Do đó = -AV+B ,Đây là gưỡng
kích mức thấp.
fRe
21
1
21
1
V
RR
R
RR
R
Vv


v
> -AV + B  v
r
= -V
Khi v
v
< AV + B  v
r
= +V
1.2. Dạng Mạch Dùng Chuyển Mạch Transitor
R
R
B
Vr
Vv
C2
R
C1
Vcc
C
T2
T1
Vcc
Re
R
Mạch bao gồm hai Transitor T
1
và T
2
, các điện trở phân

1
có điện áp
V
E
= I
E2bh
.R
E
, làm T
1
tiếp tục tắt.
Ta có v
r
= V
C
= V
E
+ V
CE2bh.
Sự chuyển đổi trạng thái sẽ diễn ra khi tín hiệu vào vượt
qua mức ngưỡng kích trên (tương ứng với V
E
ở trạng thái này),
nghĩa là v
v
= V
E.
Lúc này T
1
bắt đầu dẫn, dòng I


tăng lên, làm V
B2
tăng. Và nhờ tác dụng của hồi tiếp qua R
E
, quá
trình nhanh chóng đưa đến T
1
tắt và T
2
dẫn bão hòa.
Ta có : v
r
= V
E
+ V
CE2bh
2. Mạch Flip-Flop
2.1. Dạng Mạch Dùng Op-Amp
Xét mạch sau :
(2)
(1)
S
r2
r1
v
v
Vcc
Vcc
+

r2
= 0.
Ngõ vào âm của Op-amp 1 được hồi tiếp từ v
r2
= 0(v) về
qua điện trở R
1
, nên vẫn có v
+
> v
-
, do đó v
r1
= V
CC
, ổn định
như trạng thái ban đầu.
Đây là trạng thái ổn định thứ nhất của mạch F/F. Op-amp
1 ở trạng thái bão hòa dương và Op-amp 2 ở trạng thái bão hòa
âm. Để chuyển trạng thái của F/F , cho công tắc S chuyển sang vị
trí 2. Lúc đó ở Op-amp 2 có v
-
= 0, v
+
= v
- ,
nên Op-amp 2
chuyển sang bão hòa dương, v
r2
= +V

Trong sơ đồ dùng 2 nguồn điện áp DC: Nguồn V
CC
để
cấp I
B
và I
C
cho Transitor dẫn bão hòa và nguồn -V
BB
để phân
cực ngược cho cực B của Transitor ngưng dẫn.
Giải thích nguyên lý hoạt động :
Giả thiết 2 Transitor T
1
và T
2
cùng thông số và cùng loại.
Các điện trở phân cực R
C1
= R
C2
, R
1
= R
2
, R
B1
= R
B2
. Nhưng

đến ngưng dẫn. Khi đó : v
r1
= V
CE1bh
= 0 , v
r2
= V
CC
. Đây là
trạng thái thứ hai của Flip-Flop.
Mạch Flip-Flop sẽ ở một trong hai trạng thái trên nên
được gọi là mạch lưỡng ổn. Tuy nhiên phải chọn các điện trở và
nguồn điện thích hợp thì mới đạt được nguyên lý trên.
3. Mạch Đa Hài Đơn Ổn
Đây là một loại mạch có một trạng thái bền vững và một
trạng thái không bền. Khi có xung kích khởi, mạch chuyển sang
trạng thái không bền và sau một khoảng thời gian nhất định,
mạch tự động trở về trạng thái bền ban đầu. Thời gian mạch
tồn tại ở trạng thái không bền phụ thuộc vào độ rộng xung kích
khởi và phụ thuộc vào các linh kiện trong mạch.
3.1. Dạng Mạch Đơn Ổn Dùng Transitor
Sơ đồ mạch điện cơ bản :
Vv
-Vbb
Vr
T1
Vcc
T2
R3
R1

tắt khi chưa có tác động bên ngoài. Còn T
2
dẫn bão hòa nhờ cực
B của nó được cấp điện thế dương từ nguồn V
CC
.
Ta thấy T
2
dẫn bảo hòa vì các giá trị R
1
và R
C2
được
chọn để thỏa mãn điều kiện  I
B
> I
Cbh
Do vậy ở trạng thái bền thì V
r
= V
CE2bh
= 0
Do ghép trực tiếp với T
2
qua R
3
nên v
B1
= V
CE2bh

điện qua mối nối CE của T
1
, sự phóng điện này làm phân cực
nghịch mối nối BE của T
2
, do đó T
2
tắt. Dòng cực thu của T
2
là
I
C2
giảm xuống bằng 0. Toàn bộ dòng qua R
C2
sẽ chạy hết vào
cực nền của T
1
để duy trì trạng thái bão hòa của T
1
. Đây là
trạng thái không bền của mạch.
Thật vậy, ngay sau khi tụ C xả điện xong thì nó được
nạp điện lại qua R
1
và CE
1
. Với thời hằng là R
1
C. Điện thế cực
nền của T

CC
thông qua R
1
và mối nối BE của T
2
đang dẫn để có điện áp xấp xỉ bằng Vcc .
Mạch chờ đợi xung kích mới.
3.2. Dạng Mạch Đơn Ổn Dùng Op-Amp
Sơ đồ mạch điện
Vr
v
+V
-V
v
D
C
R1
R2
+
R
R
1
, R
2
: Tạo ngưỡng điện áp để so sánh
R, C: Tạo mạch RC nhằm thực hiện quá trình nạp và xả của
tụ
Diode D: Tạo mạch ghim điện áp, ngắn mạch tụ C khi
mạch ở trạng thái bền.
Nguyên lý hoạt động :

r
= -V. Đây là chế độ xác lập của mạch
Khi có xung gai dương v
v
kích thích vào chân dương
của Op-amp. Lúc này v
+
dương hơn v
- ,
nên v
r
= +V, do đó v
+
= AV, D bị phân cực nghịch nên nó bị tắt. Đồng thời, lúc này
tụ C được nạp điện qua điện trở R
Vr
+
V
+
C
R
Điện áp trên tụ C tăng dần cho đến khi v
c
(v
c
= v
-
) dương hơn
v
+


+AV)
V
V
V
VA
V
V
VV
AVV
e
RCT
x
)1/().(1
/









Đặt k =
V
V

k
A

k
In
RC
T
A
k
e
x
RCTx







A
k
InRCT
x



1
1
.
4. Mạch Đa Hài Bất Ổn
Dạng mạch này dùng để tạo xung vuông với độ rộng
xung và tần số cho trước. Mạch có hai trạng thái không bền
trong quá trình hoạt động. Nó luôn tự chuyển đổi từ trạng thái