Bộ Đa Hài Một Xung: Hướng Dẫn Sử Dụng 

Bộ đa hài một xung là một mạch tuần tự hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đồng hồ điện tử. Đây là một loại mạch dao động sản sinh ra dạng sóng đầu ra dưới dạng sóng vuông, có thể đối xứng hoặc không đối xứng. Bộ đa hài một xung là thành phần chính trong việc tạo ra các xung thời gian chính xác.

Thiết Kế Mạch và Hoạt Động 

Bộ đa hài một xung được xây dựng bằng cách sử dụng một mạch chuyển đổi ghép nối chéo với hai transistor. Một trong các đầu ra của chúng hồi tiếp làm đầu vào cho transistor kia, với một mạng lưới điện trở và tụ điện tạo thành mạch hồi tiếp. Mạch này có hai trạng thái điện: trạng thái đầu ra CAO và trạng thái đầu ra THẤP. Những trạng thái này mang lại cho mạch tính chất ổn định hoặc gần ổn định, tùy thuộc vào cấu hình.

Hành Vi của Bộ Đa HàI Một Xung 

Bộ đa hài một xung có chỉ một trạng thái ổn định, tạo ra một xung đầu ra khi được kích hoạt từ bên ngoài. Sau một khoảng thời gian cụ thể, được xác định bởi mạch RC (điện trở-tụ điện), mạch sẽ quay trở lại trạng thái ổn định. Hãy xem xét một mạch cơ bản với một MOSFET kênh N chế độ tăng cường, một điện trở (R), và một tụ điện (C). Điện trở và tụ điện tạo thành mạch định thời RC. Ban đầu, MOSFET được bật do điện áp trên tụ điện, làm sáng một đèn LED được kết nối với drain.

Khi một công tắc được đóng, tụ điện xả và cổng của MOSFET bị nối tắt với đất, tắt cả MOSFET và đèn LED. Khi công tắc vẫn đóng, mạch đang ở trạng thái không ổn định. Khi mở công tắc, tụ điện bắt đầu sạc qua điện trở, và khi điện áp trên tụ điện đạt ngưỡng của cổng MOSFET, MOSFET bật lại, làm sáng đèn LED và đưa mạch trở lại trạng thái ổn định.

Quá trình này tạo ra một bộ đa hài một xung đơn giản, thường được gọi là mạch "one-shot". Mạch này tạo ra một xung đầu ra duy nhất khi được kích hoạt, với thời gian của xung được kiểm soát bởi hằng số thời gian của mạng RC.

Ứng Dụng Thực Tế và Chu Kỳ Định Thời 

Bộ đa hài một xung tạo ra một xung đầu ra duy nhất, có thể là CAO hoặc THẤP, khi có tín hiệu kích hoạt từ bên ngoài. Chu kỳ định thời bắt đầu với tín hiệu kích hoạt và thay đổi trạng thái của đầu ra. Đầu ra sẽ ở trong trạng thái thứ hai này trong một khoảng thời gian được xác định bởi hằng số thời gian RC cho đến khi nó thiết lập lại trạng thái ban đầu. Mạch sẽ ở trạng thái ổn định này cho đến khi nhận được một xung kích hoạt khác. Chu kỳ lặp lại với mỗi xung kích hoạt, khiến bộ đa hài một xung trở nên cần thiết để tạo ra các xung định thời được kiểm soát trong nhiều ứng dụng điện tử.

Mạch Đa Hài Một Xung Dựa Trên Transistor 

Thiết kế cơ bản của mạch đa hài một xung dựa trên transistor bao gồm một mạch ghép nối cực thu với các dạng sóng cụ thể. Khi nguồn điện được cấp, một transistor (TR2) được bật bởi một điện trở phân cực (RT), làm bão hòa và tắt transistor kia (TR1). Điều này đại diện cho trạng thái ổn định của mạch với đầu ra bằng không.

Nếu một xung kích hoạt âm được sử dụng, cạnh suy giảm nhanh của xung sẽ đến cực gốc của TR1, làm bật nó. Cực thu của TR1, ban đầu ở điện áp cung cấp (Vcc), giảm xuống, gây ra sự đảo ngược điện tích trên tụ điện định thời (CT). Hành động này tắt TR2, tạo ra trạng thái không ổn định của mạch với điện áp đầu ra bằng Vcc.

Sau đó, tụ điện định thời sẽ xả qua điện trở, từ từ tăng điện áp cực gốc của TR2. Khi điện áp cực gốc đạt đến điện áp cung cấp, TR2 bắt đầu dẫn, tắt TR1. Mạch sau đó tự động trở về trạng thái ổn định, chờ đợi xung kích hoạt tiếp theo.

Bộ đa hài một xung có thể tạo ra các xung ngắn hoặc các dạng sóng chữ nhật dài hơn, tùy thuộc vào hằng số thời gian RC. Hằng số thời gian có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị của điện trở và tụ điện, cho phép tạo ra các xung với thời gian trễ được kiểm soát.

Mạch Đa Hài Một Xung Dựa Trên Cổng Logic 

Bộ đa hài một xung cũng có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các cổng logic, chẳng hạn như cổng NOR. Một mạch cơ bản bao gồm hai cổng NOR 2-input. Ban đầu, đầu vào kích hoạt ở mức THẤP và đầu ra của cổng NOR thứ nhất (U1) ở mức CAO. Điện trở (RT) kết nối với điện áp cung cấp duy trì tụ điện (CT) ở cùng điện áp. Đầu ra của cổng NOR thứ hai (U2) ở mức THẤP, đại diện cho trạng thái ổn định của mạch.

Khi một xung kích hoạt dương được sử dụng, đầu ra của U1 chuyển xuống THẤP, làm tụ điện xả. Cả hai bản của tụ điện bây giờ đều ở mức logic "0", dẫn đến đầu ra CAO từ U2, tạo ra trạng thái không ổn định của mạch. Tụ điện sạc qua điện trở cho đến khi điện áp đạt đến ngưỡng đầu vào tối thiểu của U2, khiến đầu ra đặt lại về mức THẤP và đưa mạch trở lại trạng thái ổn định.

Mạch Đa Hài Một Xung Dựa Trên IC 

Các bộ tạo xung một hài cũng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các vi mạch tích hợp (IC) như 74LS121. IC này có thể tạo ra một xung đầu ra trên xung kích hoạt cạnh lên hoặc cạnh xuống. 74LS121 có thể tạo ra độ rộng xung từ 10 nanosecond đến 10 millisecond, tùy thuộc vào giá trị của các thành phần định thời bên ngoài (RT và CT).

Bộ đa hài một xung rất quan trọng trong các mạch điện tử để tạo ra các xung định thời chính xác, dù sử dụng linh kiện rời, cổng logic, hay vi mạch tích hợp.