ĐIỆN TỬ KỸ THUẬT SỐDigital Electronics Technology

GV: Trần Ngọc Vân

Clock Signal – Tín hiệu đồng hồ

Trong các mạch điện tử, đặc biệt mạch số, tín hiệu clock dùng để đồng bộ hoạt động của 2 hay nhiều mạch điện.

Tín hiệu clock là tín hiệu dao động từ trạng thái cao đến trạng thái thấp, thông thường là dạng sóng vuông.

Các mạch điện hoạt động đồng bộ tại cạnh lên hay cạnh xuống của xung.

Clock Signal

In electronics and especially synchronous digital circuits, a clock signal is a signal used to coordinate the actions of two or more circuits. A clock signal oscillates between a high and a low state, normally with a 50% duty cycle, and is usually a square wave. Circuits using the clock signal for synchronization may become active at either the rising or falling edge, or both (e.g. DDR SDRAM), of the clock signal.

Clock signal

Duty cycle –Duty ratio

Chu kỳ (Cycle): T = 1/f Tần số (frequency): Hertz f = 1/T

– KHz = 103 Hz– MHz = 106 Hz– GHz = 109 Hz– THz = 1012 Hz

Duty cycle: tỷ số giữa thời gian xung ON trên thời gian của 1 chu kỳ = Tm/(Tm + Ts)

Rising edge: cạnh xung lên (từ thấp lên cao) Falling edge: cạnh xung xuống(từ cao xuống

thấp)

Các loại tín hiệu dao động

Sóng hài (harmonic): xem trang 280 Dao động đa hài: dạng dao động có hai trạng

thái. Dao động giữa hai trạng thái theo một chu kì xác định, do đó còn gọi là dao động lúc lắc (flip - flop). Vì tính chất này tín hiệu phát ra chứa nhiều hài ba (third harmonic), nên gọi là Dao động đa hài.

Monostable - Astable

Đa hài bất ổn (Astable): ngõ ra luân phiên thay đổi trạng thái cao và thấp theo chu kỳ T

Đa hài đơn ổn (Monostable): ngõ ra ổn định ở mức cao hay mức thấp. Khi có xung kích mạch mới đổi trạng thái. Sau thời gian T, ngõ ra trở về trạng thái ổn định.

Giới thiệu IC 555

Là mạch tích hợp số được sản xuất đầu tiên năm 1971

Ứng dụng – Làm bộ định thời– Bộ dao động đơn ổn (monostable)– Bộ dao động đa ổn (astable)– Và rất nhiều ứng dụng khác

Sơ đồ chân

LM 555

Pin 1,8: dùng cấp nguồn Vcc = 5V Pin 2 (Trigger): ngõ vào của tín hiệu kích tác động ở

1/3Vcc Pin 3(Output): Output ngõ ra tín hiệu Pin 4(Reset): cho tín hiệu ngõ ra về mức thấp Pin 5 (Control Voltage): điều chỉnh ngưỡng điện áp Pin 6(Threshold): ngưỡng tác động ở 2/3Vcc Pin 7(Discharge): ngõ xả của tụ điện

Mạch dao động bất ổn

Nguyên lý

Ban đầu điện áp trên tụ 0V, khi có điện tụ bắt đầu nạp. Ngõ ra mức thấp

Khi điện áp tụ = 1/3 Vcc, pin 2 (trigger) sẽ kích ngõ ra mức cao

Khi điện áp tụ = 2/3 Vcc, pin 6 (threshold) sẽ ngắt ngõ ra về mức thấp. Đồng thời pin 7(discharge) sẽ nối xuống mass để xả tụ

Đến khi điện áp tụ = 1/3Vcc, pin 2 (trigger) sẽ kích ngõ ra mức cao. Cứ như vậy mạch hoạt động.

Mark time : Tm = 0.7 × (R1 + R2) × C1 Space time : Ts = 0.7 × R2 × C1 T = Tm + Ts Duty cycle = Tm/T < 50% Tần số f = ? Nhận thấy Tm > Ts nên muốn bằng nhau

người ta dùng mạch sau

Tm = 0.7 × R1 × C1 Ts = 0.7 × R2 × C1

Mạch dao động đơn ổn Monostable

T = 1.1 × R1 × C1

Ứng dụng

Mạch báo động Mạch định thời (Timer)

Dao động thạch anh - Crystal

Thạch anh có tính áp điện: khi đặt điện thế giữa 2 đầu thạch anh thì nó sẽ dao động ở 1 tần số có định

Tần số dao động phụ thuộc vào bề dày của mặt cắt thạch anh.

Tần số dao động ổn định ít ảnh hưởng bởi nhiệt độ và không phụ thuộc vào linh kiện mạch ngoài

Thạch anh dùng cho bộ dao động tần số trên 100kHz và cho độ chính xác cao.

Ký hiệu và mạch tương đương

Crystal Oscillator

Frequency (MHz) – 32.768 kHz Real-time clocks, allows binary division to 1 Hz

signal (215 x 1 Hz) also often used in low-speed low-power circuits

– 1.8432 kHz UART clock; allows integer division to common baud rates

– 2.4576 kHz UART clock; allows integer division to common baud rates up to 38400

– 3.2768 kHz allows binary division to 100 Hz (32768x 100 Hz, or 215 x 100 Hz)

– 3.575611 kHz PAL M color subcarrier– 3.579545 kHz NTSC M color subcarrier; very common and

inexpensive, used in many other applications

Piere Crystal Oscillator

Mạch dao động có 2 ngõ ra trái nhau