Mạch tạo xung và sơ đồ, ứng dụng của mạch tạo xung trong điện tử

Nội dung chính [Hiện]

=

Mạch tạo xung ngày hiện nay đang được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện tử, các vật dụng gia đình. Nhưng nhiều người vẫn chưa biết mạch tạo xung là gì, chức năng của mạch tạo xung là gì? Để hiểu hơn về loại mạch tạo xung này chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Mạch tạo xung là gì?

Mạch tạo xung là một mạch điện hoặc thiết bị được thiết kế để tạo ra xung điện hay sóng điện. Các xung này thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau nơi cần có một tín hiệu chu kỳ định.

Mục đích chính của mạch tạo xung là tạo ra các xung với các đặc tính cụ thể như tần số, biên độ, tỷ lệ nhiệt độ, và thời gian tồn tại. Các tham số này có thể được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu của một ứng dụng cụ thể. Mạch tạo xung thường được sử dụng trong các lĩnh vực như viễn thông, điện tử kỹ thuật số và đo lường.

Chức năng chính của mạch tạo xung là chuyển đổi tín hiệu điện một chiều thành tín hiệu điện có xung và tần số theo yêu cầu cụ thể. Mạch tạo xung thường là một loại mạch điện tử được thiết kế để tổ chức các thành phần điện tử nhằm biến đổi dòng điện thành năng lượng xoay chiều với tần số và hình dạng xung được định sẵn.

Thông thường, mạch này sẽ chứa các linh kiện như các bộ kích thích, tụ điện và các linh kiện điện tử khác để tạo ra xung điện. Chức năng chính của mạch tạo xung là cung cấp một nguồn tín hiệu có xung, có thể được điều chỉnh theo các thông số như tần số, chu kỳ, và biên độ, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể. Điều này làm cho mạch tạo xung trở thành một công cụ linh hoạt trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau trong điện tử.

Xem thêm: Mạch khuếch đại là gì và nguyên lý hoạt động của mạch mạch khuếch đại.

Các loại mạch tạo xung

+ Mạch trigơ Smít dùng để tạo xung vuông từ điện áp hình sin ở đầu vào. Xét mạch trigơ Smit đảo, tín hiệu hình sin đưa vào cửa đảo còn điện áp hồi tiếp dương đưa về cửa thuận của BKĐTT.

+ Mạch đa hài đợi: Mạch này có điốt mắc ở cửa đảo BKĐTT để có trạng thái ổn định ban đầu. Mạch cho dãy xung vuông đầu ra có tần số bằng tần số xung vào.

+ Mạch đa hài tự dao động: Mạch đa hài tự dao động dùng tranzito và mạch đa hài tự dao động dùng Bộ khuếch đại thuật toán - BKĐTT. Loại mạch này khi có nguồn nuôi nó tự làm việc tạo ra dãy xung vuông đầu ra. Tần số xung ra phụ thuộc vào thông số RC của mạch.

+ Mạch dao động nghẹt: mạch gồm tranzito và biến áp ghép chặt để tạo hồi tiếp dương sâu. Mạch tự làm việc cho ra dãy xung vuông hẹp, có độ rỗng lớn.

- Mạch hạn chế: Mạch hạn chế có thể dùng điốt hoặc tranzito. Mạch dùng tranzito ngoài tác dụng hạn chế còn có tác dụng khuếch đại tín hiệu lớn lên. Xét mạch hạn chế dùng điốt lý tưởng (điốt tắt điện trở bằng vô cùng, điốt thông điện trở bằng không). Mạch hạn chếmột phía là mạch cắt xén một phía biên độ của tín hiệu, mạch hạn chế hai phía cắt xén hai phía biên độ  của tín hiệu. Mức hạn chế trong mạch hạn chế phải thoả mãn điều kiên về biên độ tín hiệu vào. Mạch hạn chế hai phía có mạch hạn chế hai phía song song, mạch hạn chếhai phía nối tiếp.

- Mạch tạo xung răng cưa: Loại mạch này dùng để tạo xung răng cưa điều khiển tia điện tử quét trong máy hiện sóng hoặc dùng trong các mạch điện tử khác. Xung răng cưa có các tham số: biên độ xung, thời gian quét thuận tqt, thời gian quét ngược (yêu cầu tqt >> tqn), hệ số phi tuyến ε và hiệu suất sử dụng điện áp η. Có một số mạch tạo xung răng cưa dùng mạch tích phân RC, dùng mạch có nguồn dòng, dùng mạch có tầng khuếch đại hồi tiếp. Khi phân tích cần chú ý các  mạch  cho xung đầu ra có biên độ lớn, méo phi tuyến nhỏ và hiệu suất cao.

- Mạch tạo tín hiệu tổng hợp giới thiệu sơ đồ khối của mạch tạo các tín hiệu xung vuông, xung  tam giác và tín hiệu sin đồng thời. Nó được dùng phổ biến trong bộ tạo sóng dùng ở phòng thí nghiệm. - Mạch tạo dao động điều khiển ở điện áp (VCO). Giới thiệu mạch đa hài tự dao động có tần số tín hiệu ra được điều khiển bằng điện áp. Quan hệ tần số với điện áp điều khiển theo quy luật tuyến tính.

Nguyên lí làm việc của mạch tạo xung

Như trình bày ở trên chúng ta có nhiều loại mạch tạo xung khác nhau xong mạch tạo xung đa hài tự kích được sử dụng phổ biến nhất. Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày nguyên lý làm việc của mạch tạo xung đa hài tự kích sử dụng Tranzito ghép với colecto-bazo.

Sơ đồ mạch tạo xung đa hài tự kích dùng Tranzito ghép Colecto-bazo

Sơ đồ mạch tạo xung đa hài tự kích dùng Tranzito ghép Colecto-bazo

Nguyên lý hoạt động

Khi đóng điện, ngẫu nhiên một Tranzito mở còn một Tranzito tắt. Nhưng chỉ sau thời gian Tranzito đang mở lại tắt, còn Tranzito đang tắt lại mở.

Chính quá trình phóng nạp của hai tụ điện đã làm thay đổi điện áp tắt mở của hai Tranzito.

Quá trình cứ theo một chu kỳ như vậy để tạo xung.

– Trong khoảng 0 đến t1

+ Tranzito T1 mở, T2 khoá

+ Tụ C1  phóng điện từ +C1 qua T1 xuống mát, -C1  qua T2 về mát.

+ Tụ C2 nạp điện từ +EC qua R1 tới  +C2 . Từ -EC qua T1 đến – C2

→ Có xung ra Ura2

– Trong khoảng t1 đến t2

+ Tranzito T1 khoá, T2 mở

+ Tụ C2  phóng điện từ +C2 qua T2  xuống mát (-Ec), Từ – C2 qua T1 về mát (-Ec).

+ Tụ C1 nạp điện từ +EC qua R1 tới  +C1. Từ – Ec qua T2 đến – C1

→ Có xung ra Ura1

– Quá trình lặp đi lặp lại tạo xung ra hình chữ nhật như hình vẽ:

Trường hợp đặc biệt T1 và T2 giống nhau R1=R2;R3=R4=R;C1=C2=C thì ta sẽ được xung đa hài đối xứng với độ rộng xung là  τ=0,7RC và chu kì  xung TX=2=1,4RC.

Ứng dụng của mạch tạo xung

Mạch tạo xung có nhiều ứng dụng thực tiến không chỉ trong điện tử mà nó còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, và truyền thông. Có thể kể ra đây một số ứng dụng thực tế của mạch tạo xung.

  1. Bộ đếm: Mạch tạo xung thường được sử dụng để tạo xung đồng hồ và đếm trong các thiết bị đo lường và đồng hồ.

  2. Điều khiển động cơ: Trong các ứng dụng điều khiển động cơ, mạch tạo xung được sử dụng để cung cấp xung PWM hoặc xung có tần số cố định để điều khiển tốc độ và hướng chuyển động của động cơ.

  3. Truyền thông và Viễn thông: Trong các hệ thống truyền thông, mạch tạo xung có thể được sử dụng để tạo xung đồng hồ và tín hiệu đồng bộ hóa trong các thiết bị truyền thông.

  4. Đèn LED: Mạch tạo xung được sử dụng trong các ứng dụng chiếu sáng để tạo xung PWM, giúp kiểm soát độ sáng của đèn LED và tiết kiệm năng lượng.

  5. Mạch xử lý tín hiệu: Trong các hệ thống xử lý tín hiệu, mạch tạo xung được sử dụng để tạo ra xung đồng hồ và xung đồng bộ hóa để đồng bộ hóa quá trình xử lý.

  6. Máy phát sóng radio: Trong các bộ phát sóng radio, mạch tạo xung được sử dụng để tạo ra tín hiệu sóng cơ bản và xung để modulat và đồng bộ hóa tín hiệu truyền.

  7. Cảm biến và Điều khiển tự động: Trong các hệ thống điều khiển tự động và cảm biến, mạch tạo xung có thể được sử dụng để tạo ra các xung điều khiển và tín hiệu đồng bộ.

  8. Bảo dưỡng và Kiểm tra: Trong các ứng dụng kiểm tra và bảo dưỡng, mạch tạo xung thường được sử dụng để tạo ra các xung thử nghiệm và xung đo lường.

Lời kết

Trên đây chúng ta đã tìm hiểu về mạch tạo xung cũng như một số mạch tạo xung mà chúng ta được biết đặc biệt chúng ta còn hiểu hơn ý nghĩa, ứng dụng của mạch tạo xung trong công nghiệp và trong điện tử viễn thông. Hy vọng qua bài viết này các bạn hiểu hơn tầm quan trong của mạch tạo xung trong lĩnh vực điện tử và có cái nhìn chi tiết hơn về loại mạch này.