Mạch xung - Bộ điều khiển đa vi mạch có thể hoạt động

A Bistable Multivibrator có two stable states. Mạch vẫn ở bất kỳ một trong hai trạng thái ổn định. Nó tiếp tục ở trạng thái đó, trừ khi có xung kích hoạt bên ngoài. Multivibrator này còn được gọi làFlip-flop. Mạch này được gọi đơn giản làBinary.

Có rất ít loại trong Bistable Multivibrator. Chúng được hiển thị trong hình sau.

Cấu tạo của Bistable Multivibrator

Hai bóng bán dẫn tương tự Q ₁ và Q ₂ với điện trở tải R _L1 và R _L2 được kết nối phản hồi với nhau. Các điện trở cơ bản R ₃ và R ₄ được nối với một nguồn chung –V _BB . Các điện trở phản hồi R ₁ và R ₂ được đóng ngắt bởi các tụ điện C ₁ và C ₂ được gọi làCommutating Capacitors. Bóng bán dẫn Q ₁ được cung cấp đầu vào kích hoạt tại cơ sở thông qua tụ điện C ₃ và bóng bán dẫn Q ₂ được cung cấp đầu vào kích hoạt tại cơ sở của nó thông qua tụ điện C ₄ .

Các tụ điện C ₁ và C ₂ còn được gọi làSpeed-up Capacitors, vì chúng làm giảm transition time, có nghĩa là thời gian cần thiết để truyền dẫn điện từ bóng bán dẫn này sang bóng bán dẫn khác.

Hình dưới đây mô tả sơ đồ mạch của Bộ điều khiển đa nhịp tự phân cực.

Hoạt động của Bistable Multivibrator

Khi mạch được BẬT, do một số mất cân bằng mạch như trong Astable, một trong các bóng bán dẫn, giả sử Q ₁ được BẬT, trong khi bóng bán dẫn Q ₂ bị TẮT. Đây là trạng thái ổn định của Bistable Multivibrator.

Bằng cách áp dụng một kích hoạt âm ở gốc của bóng bán dẫn Q ₁ hoặc bằng cách áp dụng một xung kích hoạt dương ở chân của bóng bán dẫn Q ₂ , trạng thái ổn định này không bị thay đổi. Vì vậy, chúng ta hãy hiểu điều này bằng cách xem xét một xung âm ở chân của bóng bán dẫn Q ₁ . Kết quả là, điện áp bộ thu tăng lên, sẽ phân cực thuận cho bóng bán dẫn Q ₂ . Dòng điện góp của Q ₂ khi được đặt ở gốc Q ₁ , phân cực ngược Q ₁ và hành động tích lũy này, làm cho bóng bán dẫn Q ₁ TẮT và bóng bán dẫn Q ₂ BẬT. Đây là một trạng thái ổn định khác của Multivibrator.

Bây giờ, nếu trạng thái ổn định này phải được thay đổi một lần nữa, thì xung kích hoạt âm ở bóng bán dẫn Q ₂ hoặc xung kích hoạt dương ở bóng bán dẫn Q ₁ được áp dụng.

Dạng sóng đầu ra

Các dạng sóng đầu ra tại các bộ thu của Q ₁ và Q ₂ cùng với các đầu vào kích hoạt được đưa ra tại các cơ sở của Q _W và Q ₂ được thể hiện trong các hình sau.

Ưu điểm

Những lợi thế của việc sử dụng Bistable Multivibrator như sau:

Lưu trữ đầu ra trước đó trừ khi bị xáo trộn.
Mạch thiết kế đơn giản

Nhược điểm

Những hạn chế của một Bistable Multivibrator như sau:

Cần có hai loại xung kích hoạt.
Đắt hơn một chút so với các Multivibrator khác.

Các ứng dụng

Bistable Multivibrator được sử dụng trong các ứng dụng như tạo xung và các hoạt động kỹ thuật số như đếm và lưu trữ thông tin nhị phân.

Nhị phân thiên vị cố định

Mạch nhị phân thiên vị cố định tương tự như một Bộ điều khiển đa vi khả năng nhưng với một công tắc SPDT đơn giản. Hai bóng bán dẫn được kết nối trong phản hồi với hai điện trở, có một bộ thu được kết nối với đế của cái kia. Hình bên dưới cho thấy sơ đồ mạch của một nhị phân thiên vị cố định.

Để hiểu hoạt động, chúng ta hãy coi công tắc ở vị trí 1. Bây giờ bóng bán dẫn Q ₁ sẽ TẮT khi đế được nối đất. Điện áp cực thu ở đầu ra V _O1 sẽ bằng V _CC làm cho bóng bán dẫn Q ₂ BẬT. Đầu ra tại đầu cuối V _{O2 ở mức} THẤP. Đây là một trạng thái ổn định chỉ có thể được thay đổi bởi một bộ kích hoạt bên ngoài. Việc thay đổi công tắc sang vị trí 2, hoạt động như một kích hoạt.

Khi công tắc được thay đổi, chân đế của bóng bán dẫn Q ₂ được nối đất chuyển nó sang trạng thái TẮT. Điện áp thu tại V _O2 sẽ bằng V _CC được áp dụng cho bóng bán dẫn Q ₁ để BẬT. Đây là trạng thái ổn định khác. Việc kích hoạt đạt được trong mạch này với sự trợ giúp của Công tắc SPDT.

Có hai kiểu kích hoạt chính cho các mạch nhị phân. họ đang

Kích hoạt đối xứng
Kích hoạt không đối xứng

Schmitt Trigger

Một loại mạch nhị phân khác cần được thảo luận là Emitter Coupled BinaryMạch điện. Mạch này còn được gọi làSchmitt Triggermạch điện. Mạch này được coi là một loại đặc biệt của loại hình này cho các ứng dụng của nó.

Sự khác biệt chính trong cấu tạo của mạch này là sự ghép nối từ đầu ra C ₂ của bóng bán dẫn thứ hai đến chân đế B1 của bóng bán dẫn thứ nhất bị thiếu và phản hồi nhận được bây giờ thông qua điện trở R _e . Mạch này được gọi làRegenerative circuit vì điều này có một positive feedback và no Phase inversion. Mạch kích hoạt Schmitt sử dụng BJT như hình dưới đây.

Ban đầu chúng ta có Q ₁ TẮT và Q ₂ BẬT. Điện áp đặt tại gốc Q ₂ là V _CC qua R _C1 và R ₁ . Vì vậy, điện áp đầu ra sẽ là

$$ V_0 = V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {c2}) $$

Như Q ₂ là ON, sẽ có sự sụt giảm điện áp trên R _E , mà sẽ được (Tôi _C2 + I _B2 ) R _E . Bây giờ điện áp này được áp dụng tại bộ phát Q ₁ . Điện áp đầu vào tăng lên và cho đến khi Q ₁ đạt điện áp cắt để BẬT, đầu ra vẫn THẤP. Với Q ₁ BẬT, đầu ra sẽ tăng khi Q ₂ cũng BẬT. Khi điện áp đầu vào tiếp tục tăng, điện áp tại các điểm C ₁ và B ₂ tiếp tục giảm và E ₂ tiếp tục tăng. Tại giá trị nhất định của điện áp đầu vào, Q ₂ TẮT. Điện áp đầu ra tại thời điểm này sẽ là V _CC và không đổi mặc dù điện áp đầu vào được tăng thêm.

Khi điện áp đầu vào tăng, đầu ra vẫn THẤP cho đến khi điện áp đầu vào đạt đến V ₁ trong đó

$$ V_1 = [V_ {CC} - (I_ {C2} R_ {C2})] $$

Giá trị mà điện áp đầu vào bằng V ₁ , cho phép bóng bán dẫn Q ₁ đi vào trạng thái bão hòa, được gọi làUTP(Điểm kích hoạt phía trên). Nếu điện áp đã lớn hơn V ₁ , thì nó vẫn ở đó cho đến khi điện áp đầu vào đạt đến V ₂ , đó là quá trình chuyển đổi mức thấp. Do đó giá trị mà điện áp đầu vào sẽ là V ₂ tại đó Q _{2 ở} điều kiện BẬT, được gọi làLTP (Điểm kích hoạt thấp hơn).

Dạng sóng đầu ra

Các dạng sóng đầu ra thu được như hình dưới đây.

Mạch kích hoạt Schmitt hoạt động như một Comparator và do đó so sánh điện áp đầu vào với hai mức điện áp khác nhau được gọi là UTP (Điểm kích hoạt trên) và LTP(Điểm kích hoạt thấp hơn). Nếu đầu vào vượt qua UTP này, nó được coi là CAO và nếu nằm dưới LTP này, nó được coi là THẤP. Đầu ra sẽ là tín hiệu nhị phân cho biết 1 cho CAO và 0 cho THẤP. Do đó tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số. Nếu đầu vào ở giá trị trung gian (giữa CAO và THẤP) thì giá trị trước đó sẽ là đầu ra.

Khái niệm này phụ thuộc vào hiện tượng được gọi là Hysteresis. Các đặc tính truyền của mạch điện tử thể hiện mộtloop được gọi là Hysteresis. Nó giải thích rằng các giá trị đầu ra phụ thuộc vào cả giá trị hiện tại và quá khứ của đầu vào. Điều này ngăn chặn việc chuyển đổi tần số không mong muốn trong các mạch kích hoạt Schmitt

Ưu điểm

Ưu điểm của mạch kích hoạt Schmitt là

Mức logic hoàn hảo được duy trì.
Nó giúp tránh ổn định Meta.
Được ưu tiên hơn các bộ so sánh bình thường để điều hòa xung của nó.

Nhược điểm

Những nhược điểm chính của trình kích hoạt Schmitt là

Nếu đầu vào chậm, đầu ra sẽ chậm hơn.
Nếu đầu vào bị nhiễu, đầu ra sẽ ồn hơn.

Các ứng dụng của trình kích hoạt Schmitt

Các mạch kích hoạt Schmitt được sử dụng làm Mạch So sánh Biên độ và Mạch Bình phương. Chúng cũng được sử dụng trong các mạch điều hòa xung và làm sắc nét.

Đây là các mạch Multivibrator sử dụng bóng bán dẫn. Các Multivibrator tương tự được thiết kế bằng cách sử dụng các bộ khuếch đại hoạt động và các mạch hẹn giờ IC 555, được thảo luận trong các hướng dẫn tiếp theo.