BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
I/ CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ SƠ ĐỒ KHỐI:
Chỉ tiêu kỹ thuật:
• Biên độ quét đường thẳng : 8 V
• Mức dưới : 3 V
• Thời gian quét thuận : 320 ms
Sơ đồ khối:
Giản đồ thời gian và dạng điện áp của mạch tạo quét đường thẳng:
- 1 -
M¹ch t¹o
xung kÝch
M¹ch vi
ph©n 1 phÝa
M¹ch t¹o
xung vu«ng
M¹ch t¹o
quÐt
M¹ch h¹n chÕ vµ
t¹o ®iÓm lµm viÖc
cho xung vu«ng
M¹ch
khuÕch ®¹i
®¶o pha
U
quÐt
U
1
U
2
U

3
U
4
U
5
U
1
U
2 tæng
U
3
U
4
U
5
U
2
U
h¹n chÕ
= 3V
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
II/ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CHỨC NĂNG LINH KIỆN CỦA TỪNG KHỐI:
1. Khối tạo xung kích :
Để tạo xung kích ta sử dụng mạch tạo xung TRIGGER R-S dùng 2 phần tử
NAND.
• Sơ đồ mạch:
• Bảng hoạt động:
2. Khối mạch vi phân:
• Sơ đồ mạch:

• Hoạt động của mạch:
Khi có xung dương kích thì điện áp dương ra làm D
1
tắt, khi đó điện áp ra chính
là điện áp trên R
3
. Khi có xung âm kích vào thì đáp ứng của mạch cũng tạo ra điện
áp âm và khi đó D
1
bị thông hoàn toàn, điện áp ra khỏi khối mạch bằng 0. Mạch vi
phân một phía cắt chu kỳ âm của xung kích.
S
1
Q
2 → 1 0 → 1
1 → 2 1 → 0
- 2 -
R3
C1
D1
Tõ m¹ch t¹o ®iÓm lµm
viÖc U
Bo
cña khèi 6
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
3. Mạch tạo xung vuông:
• Sơ đồ mạch:

• Nguyên lý hoạt động của mạch:

Sử dụng mạch TRIGGER SMITH đầu vào 2 cực tính. Mạch hoạt động theo 2
chế độ:
- Chế độ 1 (khi chưa có xung kích):
Khi đó : T
1
tắt do không được phân áp suy ra đầu ra U
ra T1
ở mức cao , T
2
thì thông
bão hoà do được phân áp qua (R
4
nt R
5
)//R
7
.
Vì vậy : U
ra
= U
ra T2
= U
ra min
. D
2
phân cực thuận → D
2
thông.
- Chế độ 2 (khi có xung kích dương):
Khi đó T

1
thông dẫn đến đầu ra U
ra T1
ở mức thấp làm cho T
2
tắt do không có phân
áp. T
2
tắt dẫn đến đầu ra U
ra T2
ở mức cao. D
2
bị phân cực ngược → D
2
tắt.
- 3 -

+ E
C

T1

T2

R 7

R 4

R 8


D 2

R 5

VR 1

C 2

R 6

U
Bo
Tõ m¹ch t¹o
®iÓm lµm viÖc
khèi 6
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
Dạng điện áp U
ra
phụ thuộc vào điện áp U
vào
:
Trong đó U
Bo
là giá trị điện áp cần được tạo ra từ khối hạn chế và tạo điểm làm
việc để TRIGGER hoạt động. Giá trị của U
Bo
được xác định bằng:
2
UU

U
max vµo
min vµo
Bo

+
=
4. Mạch tạo điện áp quét < mạch Bostrap>:
• Sơ đồ mạch :
- 4 -

+E
C

D2

T4

T3

D3

R9

R10

+

C
0


C3

VR2

U

quÐt

Xuèng khèi
khuÕch ®¹i ®¶o
pha
Khèi
t¹o
xung
vu«ng
U
ra max
U
ra min
U
vµo max
U
vµo min
U
B
U
ra
U
Bo

BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
• Chức năng của các linh kiện:
- D
3
: chỉ cho C
3
nạp, không phóng ngược lại.
- C
0
: lớn hơn C
3
rất nhiều để U
Co
= hằng số khi C
0
nạp cho C
3
, là tụ phản hồi từ
đầu ra về đầu vào.
- R
9
, VR
2
và C
3
tạo điện áp quét.
- R
10
: tải Emitor.

- T
3
, T
4
là tầng ghép Darlington có trở kháng đầu vào rất lớn.
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Thời điểm ban đầu khi chưa có xung kích ta thấy ở tầng tạo xung vuông T
1
đóng, T
2
thông bão hoà làm cho U
raT2
thấp → D
2
thông. Lúc này T
3
,T
4
tắt. Tụ C
0
được nạp đầy từ +E
C
→ D
3
→ C
0
→ R
10
.
- Xét quá trình nạp của tụ C

3
:
Khi có xung dương kích vào thì D
2
phân cực ngược dẫn đến T
3
,T
4
thông bão
hoà. Lúc này tụ C
3
bắt đầu nạp. Ta thấy rằng do T
3
,T
4
mắc Darlington cho nên trở
kháng đầu vào vô cùng lớn dẫn đến dòng I
B
qua T
3
,T
4
rất nhỏ, chính vì vậy dòng
nạp I
nạp
cho tô C
3
chính bằng dòng qua R
9
và VR

2
. Điều đó làm U
quét
ra tăng từ từ
theo đường thẳng. Thời gian này rất nhỏ nên ta chỉ quan tâm đến giai đoạn sau.
Khi xung kích tắt, D
2
thông cũng là lúc D
3
tắt, lúc này C
0
đóng vai trò nh nguồn
một chiều nạp điện cho tô C
3
. Do tô C
0
có giá trị lớn hơn C
3
rất nhiều nên quá trình
nạp của tụ C
3
< quá trình phóng của C
0
. Ta có thể coi nh là U
Co
không đổi trong
suốt quá trình này → dòng I
nạp
cũng không đổi.
- Xét quá trình phóng của C

3
:
Trong khi xung tắt thì D
2
thông cũng là thời điểm tụ C
3
phóng điện qua D
2
→ T
2
thông → R
6
→ GND. Ta có τ
phóng
= C
3
× R
i thông
rất nhá. Do đó, thời gian phóng cũng
chính là thời gian hồi phục của mạch.
5. Mạch khuyếch đại đảo pha:
- 5 -
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
• Sơ đồ mạch:
• Chức năng của các linh kiện:
- R
11
, R
12

là các điện trở phân áp đầu vào của khối.
- T
5
là Transistor làm việc ở chế độ khuyếch đại EC thực hiện đảo pha điện áp.
- VR
3
kết hợp với R
13
thay đổi giá trị tải ở cực E của T
5
để biến đổi dòng I
ET5
, I
CT5
.
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Đây là mạch mắc EC làm việc ở chế độ khuếch đại, điện áp U
quét
qua mạch phân
áp R
11
, R
12
vào cực B
T5
sẽ bị đảo cực tính. Tại đầu ra U
CT5
được ghép qua D
4
đưa

vào khối hạn chế và tạo điểm làm việc.
- Khi U
quét
chưa đạt giá trị U
quét max
thì D
4
tắt → Khối hạn chế và tạo điểm làm việc
sẽ định điểm làm việc cho khối tạo xung vuông tại U
BT1
= U
Bo
.
- Khi U
quét
đạt giá trị U
quét max
thì D
4
thông → Khối hạn chế và tạo điểm làm việc sẽ
tạo một điện áp thích hợp đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông và kích cho
mạch tạo xung vuông lật trạng thái.
6. Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc:
• Sơ đồ mạch:
- 6 -
Tíi m¹ch
h¹n chÕ vµ
t¹o ®iÓm lµm
viÖc


+E
C

R14

R13

R11

T5

V R3

R1 2

D4

U

quÐt
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
• Chức năng linh kiện:
- R
15
, R
16
và VR
4
là mạch phân áp tạo U

0
từ khối khuếch đại đảo pha. Để đơn giản
trong tính toán U
0
thì giá trị của R
17
cần chọn rất lớn so với các điện trở của nhánh
phân áp.
- D
4
, R
17
cùng khối phân áp tạo U
0
tạo thành mạch hạn chế trên.
• Nguyên lý hoạt động của mạch:
Hoạt động của mạch phụ thuộc vào sự hoạt động của mạch hạn chế trên D
4
, R
17
cùng khối phân áp tạo U
0
:
- Khi điện áp đầu vào được lấy từ đầu ra của khối đảo pha là U
CT5
tương ứng với
giá trị điện áp U
quét
tăng chưa đạt U
quét max

thì khối hạn chế trên có D
4
tắt, ngăn điện
áp U
quét
không cho hồi tiếp về đầu vào của khối tạo xung vuông. Lúc này việc ổn
định chế độ và tạo làm việc của mạch tạo xung vuông hoàn toàn do mạch phân áp
U
0
quyết định.
- Khi điện áp đầu vào được lấy từ đầu ra của khối đảo pha là U
CT5
tương ứng với
giá trị điện áp U
quét
đạt tới U
quét max
thì khối hạn chế trên có D
4
thông. Điện áp này
thông qua T
6
và D
1
đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông kích cho mạch
TRIGGER lật trạng thái.
- 7 -
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
Mạch tương đương:

Nhìn vào mạch trên, ta thấy:
- Khi U
vào
> U
0
(tức là điện áp U
quét
tăng chưa đạt U
quét max
) thì D
4
tắt, U
ra
= U
0
qua
T
6
và D
1
đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông định điểm làm việc U
BT1
= U
Bo
.
- Khi U
vào
< U
0
(khi đó U

quét
= U
quét max
) thì D
4
thông, U
ra
= U
vào
thông qua T
6
và D
1
đưa về đầu vào của khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái.
- 8 -
U
0
U
quÐt
= U
C(T5)
U
B(T6)
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
III/ TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ CHO TỪNG PHẦN TỬ TRONG MẠCH:
Từ chỉ tiêu kỹ thuật: - Biên độ quét: 8V
- Mức dưới : 3V (= U
quét min
)

⇒ Điện áp nguồn phải chọn lớn hơn tổng của biên độ quét và mức dưới:
E
C
> U
quét max
= (8 + 3)V = 11V ⇒ Lấy E
C
= 15V.
1. Khối tạo xung kích:
Dùng IC MOS 4011 cho hai phần tử NAND.
R
1
, R
2
khoảng vài trăm KΩ. Với mạch này, ta chọn R
1
= R
2
= 100KΩ.
2. Khối mạch vi phân:
Điều kiện của mạch vi phân RC là:
0,05
2π
ms 320
2π
T
RC
==<<
với T = T
quét thuận

+ T
hồi phục
≅ T
quét thuận
(do thời gian hồi phục rất nhỏ so với thời gian
quét thuận).
⇒ Chọn C
1
= 100 pF ; R
3
= 10KΩ (R
3
× C
1
= 10
-6
<< 0,05).
3. Mạch tạo xung vuông:
C
2
là tụ tăng tốc nên có giá trị nhỏ (cỡ pF) ⇒ Chọn C
2
= 100 pF.
Hai transistor T
1
, T
2
chọn loại C828 có β = 50.
U
ngưỡng max

= U
quét min
+ U
BE(T4)
+ U
BE(T3)
– U
D2
= 3 + 0,65 + 0,65 – 0,65 = 3,65 V
Chọn U
ngưỡng min
< U
ngưỡng max
cỡ hơn 1V để mạch TRIGGER không bị lật trạng thái
khi U
quét
chưa đạt mức U
quét max
⇒ Lấy U
ngưỡng min
= 2V.
⇒
V 2,8
2
2 3,65

≈
+
=
+

=
2
UU
U
max vµo
min vµo
Bo
mà
6E(T1)4C(T1)
7
5
7
E(T1)
C(T1)
C
minng*ìng
RR ;RRvµ
RR
R
ε víi
ε
1
R
R
E
U






==
+
=
+
=
Chọn R
5
= 10 KΩ ; R
7
= 22 KΩ ⇒ ε =0,69.
⇒
6
V2
V151
U
E
R
R
minng*ìng
C
6
4

0,69
1





ε


≈−=−=
⇒ Chọn R
6
= 1 KΩ ; R
4
= 5,6 KΩ.
- 9 -
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
U
R6

max
= U
ngưỡng max
– U
BE(T1)
= 3,65 – 0,65 = 3 V
U
R6 min
= U
Bo
– U
BE(T1)
=2,8 – 0,65 = 2,15 V
⇒
mA32,15

R
U
II
6
R6
(T2)ER6


÷===
U
C(T2)
= U
quét
+ U
BE(T4)
+ U
BE(T3)
– U
D2
= 3÷11V + 0,65V = 3,65 ÷ 11,65 V
Ω 51,1
1


K,3
mA 32,15
V ,65)13,65(15
I
UE
VRRR

E(T2)
C(T2)C
18C(T2)
÷=
÷
÷−
=
−
=+=
⇒ Chọn R
8
= 4,7 KΩ ; VR
1
= 1KΩ.
4. Mạch tạo điện áp quét:
Chọn T
3
, T
4
loại C828 có β = 50.
⇒ Chọn dòng I
nạp
= 0,1 mA (=dòng qua R
9
và VR
2
).
F 4, 6,
1
20


µ
72
0,65V 0,65VV13
ms30,1mA
UUU
TI
U
TI
C
C
TI
dtI
C
1
U
(T3)BE(T4)BEquÐt
n¹p
C3
n¹p
3
3
n¹p
T
n¹p
3
C3
÷=
++÷
×

=
++
==⇒
==
∫
⇒ Chọn C
3
= 10 µF.
C
0
>> C
3
để dòng nạp cho tô C
3
là hằng số trong quá trình nạp.
⇒ Chọn C
0
= 2200 µF.
U
B(T3)
= U
quét
+ U
BE(T4)
+ U
BE(T3)
= 3÷11V + 0,65V + 0,65V = 4,3÷12,3 V.
Ω÷≈
÷+−
=

+−
=+=
5,001




K 20,5
mA0,1
12,3)V 4,3 (0,6515V
I
)U(UE
VRRR
n¹p
(T3)BD2C
29B(T3)
⇒ Chọn R
9
= 47 KΩ ; VR
2
= 10 KΩ.
I
nạp
là dòng phân áp của T
3
và cũng là dòng nạp cho tô C
3
cho nên I
nạp
>> I

B(T3)
để
I
nạp
≈ const trong quá trình nạp ⇒ Lấy I
nạp
= (50 ÷ 100) I
B(T3)
.
⇒
mA 0,002 0,001 I
50
1
100
1
I
n¹pB(T3)
÷=






÷=
⇒ I
E(T4)
= β
2
I

B(T3)
= 50
2
× 0,001 ÷ 0,002 mA = 2,5 ÷ 5 mA.
- 10 -
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
mà
Ω÷=
÷
÷
===
2,2
5
11
K 1,2
V2,5
V3
I
U
RR
E(T4)
quÐt
E(T4)10
⇒ Chọn R
10
= 1KΩ.
5. Mạch khuếch đại đảo pha :
Chọn T
5

loại C828 có β = 50.
U
C(T5)
= U
B(T1)
+ U
D1
+ U
BE(T6)
– U
D4
(với U
B(T1)
= U
ngưỡng min
÷ U
ngưỡng max
)
= 2÷3,65V + 0,65V + 0,65V – 0,65V = 2,65 ÷ 4,3 V
I
nạp
là dòng phân áp của T
5
, thông thường dòng phân áp gấp (5÷10) lần dòng bazơ.
⇒ Lấy
mA 0,0125 I
8
1
I
n¹pB(T5)


==
I
C(T5)
= I
E(T5)
= β I
B(T5)
= 50 × 0,0125 mA = 0,625 mA.
⇒
Ω÷≈
÷−
=
−
==
K11
mA0,625
4,3V2,6515V
I
UE
RR
C(T5)
C(T5)C
14C(T5)
97

⇒ Chọn R
14
= 15 KΩ.
Điều kiện để T

5
hoạt động bình thường là U
E(T5)

max
< U
C(T5)

min

mà
0,65V
RR
R
UUUU
1211
12
quÐt(T5)BE(T5)B(T5)E




−
+
=−=
⇒ Chọn R
11
, R
12
theo công thức trên thoả mãn điều kiện U

E(T5)

max
< U
C(T5)

min
. Thử
lấy R
11
= 6,8 KΩ ; R
12
= 2,2 KΩ thay vào công thức trên:
2,04V0,080,65V
K(6,8
K 2,2
V13U
(T5)E
÷=−
Ω+
Ω
÷=

)2,2
1


⇒ thoả mãn điều kiện: U
E(T5)


max
= 2,04 V < U
C(T5)

min
= 2,65 V.
Ω÷=
÷
==+=



K3,3 0,1
mA0,625
V2,040,08
I
U
VRRR
(T5) E
(T5) E
(T5) E
313

⇒ Chọn R
13
= 2,2 KΩ ; VR
3
= 1KΩ.
6. Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc :
Chọn T

6
loại C828 có β = 50.
R
18
phải lớn để chỉ có một phần nhỏ dòng theo R
18
xuống đất còn hầu hết dòng
quay về mạch tạo xung vuông ⇒ Chọn R
18
= 6,8 KΩ.
- 11 -
BÁO CÁO THIẾT KẾ MẠCH ANALOG
Mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi
U
B(T6)
= U
B(T1)
+ U
D1
+ U
BE(T6)
(với U
B(T1)
= U
ngưỡng min
÷ U
ngưỡng max
)
= 2÷3,65V + 0,65V + 0,65V = 3,3÷4,95 V
R

15
, R
16
, VR
4
là mạch phân áp tạo U
0
⇒
4,5
4,95V3,3
15V
U
E
VRR
R
B(T6)
C
416
15
÷=
÷
==
+
3
⇒ Chọn R
15
= 10 KΩ ; R
16
= 5,6 KΩ ; VR
4

= 1KΩ.
Để đơn giản cho việc tính toán U
0
thì R
17
> R
16
+ VR
4
.
⇒ Chọn R
17
= 10 KΩ.
III/ MẠCH IN:
Chọn chỉ tiêu kỹ thuật để làm mạch in:
- Biên độ quét : 8V
- Mức dưới: 3V
- Thời gian quét thuận: 320ms
Giá trị thực tế của các phần tử trên mạch in:
R
1
= 100K
R
2
= 100K
R
3
= 10K
R
4

= 5,6K
R
5
= 10K
R
6
= 1K
R
7
= 22K
R
8
= 4,7K
R
9
= 47K
R
10
= 1K
R
11
= 6,8K
R
12
= 2,2K
R
13
= 2,2K
R
14

= 15K
R
15
= 10K
R
16
= 5,6K
R
17
= 10K
R
18
= 6,8K
VR
1
= 1K
VR
2
= 10K
VR
3
= 1K
VR
4
= 1K
C
0
= 2200µF
C
1

= 100pF
C
2
= 100pF
C
3
= 10µF
T
1
÷ T
6
: C828
D
1
÷ D
4
: 4007
- 12 -