Mạch điện một xung (One-Shot Circuit): Giải pháp loại bỏ thao tác nhấn nhả tức thời

Bạn đang gặp vấn đề với các công tắc nhấn nhả (momentary switch) và muốn loại bỏ những thao tác không mong muốn do chúng gây ra? Bài viết này sẽ giới thiệu về mạch điện một xung (one-shot circuit), một giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về nguyên lý hoạt động, cách thiết kế và ứng dụng thực tế của mạch one-shot trong các dự án điện tử. Với kiến thức này, bạn có thể tự tin xây dựng các hệ thống ổn định và đáng tin cậy hơn.

Mạch điện một xung (One-Shot Circuit) là gì?

Mạch điện một xung, hay còn gọi là mạch đơn ổn (monostable multivibrator), là một loại mạch điện tử có một trạng thái ổn định duy nhất. Khi nhận được một tín hiệu kích (trigger), mạch sẽ chuyển sang trạng thái không ổn định trong một khoảng thời gian xác định trước, sau đó tự động quay trở lại trạng thái ổn định ban đầu. Khoảng thời gian mạch ở trạng thái không ổn định được gọi là độ rộng xung (pulse width) và có thể được điều chỉnh bằng các thành phần như điện trở và tụ điện.

Điểm khác biệt chính của mạch one-shot so với các loại mạch khác là khả năng tạo ra một xung đầu ra có độ rộng cố định, không phụ thuộc vào độ dài của tín hiệu kích. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng cần loại bỏ các tín hiệu nhiễu hoặc tạo ra các xung có độ dài chính xác.

Nguyên lý hoạt động của mạch One-Shot

Mạch one-shot thường được xây dựng bằng các linh kiện như transistor, IC 555 hoặc các cổng logic. Nguyên lý hoạt động chung của mạch dựa trên việc sử dụng một tụ điện để tích trữ điện tích và một điện trở để kiểm soát quá trình xả điện của tụ điện. Khi có tín hiệu kích, tụ điện sẽ bắt đầu xả điện, làm thay đổi trạng thái của mạch. Sau khi tụ điện xả hết điện tích, mạch sẽ tự động quay trở lại trạng thái ổn định ban đầu.

Ví dụ, khi sử dụng IC 555, tín hiệu kích sẽ làm cho chân TRIG (chân 2) của IC chuyển xuống mức thấp. Điều này kích hoạt quá trình tạo xung, trong đó tụ điện bên ngoài được nạp điện thông qua điện trở bên ngoài. Khi điện áp trên tụ điện đạt đến 2/3 VCC, chân DIS (chân 7) sẽ xả tụ điện, và đầu ra (chân 3) sẽ trở về mức thấp, kết thúc xung.

Ứng dụng thực tế của mạch One-Shot

Mạch one-shot được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau, bao gồm:

• Loại bỏ rung công tắc (switch debouncing): Khi nhấn một công tắc cơ học, thường xảy ra hiện tượng rung (bouncing), tức là tín hiệu dao động giữa mức cao và mức thấp trong một khoảng thời gian ngắn. Mạch one-shot có thể được sử dụng để loại bỏ hiện tượng này, tạo ra một tín hiệu đầu ra sạch và ổn định.
• Tạo trễ thời gian (time delay): Mạch one-shot có thể được sử dụng để tạo ra một khoảng trễ thời gian xác định trước sau khi nhận được tín hiệu kích. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng cần điều khiển thời gian chính xác.
• Điều khiển các thiết bị ngoại vi: Mạch one-shot có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị ngoại vi như relay, LED hoặc động cơ trong một khoảng thời gian xác định.
• Bảo vệ hệ thống: Trong một số ứng dụng, mạch one-shot có thể được sử dụng để bảo vệ hệ thống khỏi các sự kiện không mong muốn. Ví dụ, trong hệ thống nguồn, mạch one-shot có thể được sử dụng để tắt nguồn nếu điện áp vượt quá một ngưỡng nhất định.

Thiết kế mạch One-Shot sử dụng IC 555

IC 555 là một linh kiện rất phổ biến để xây dựng mạch one-shot do tính linh hoạt và dễ sử dụng. Để thiết kế mạch one-shot sử dụng IC 555, bạn cần các linh kiện sau:

• IC 555
• Điện trở (R)
• Tụ điện (C)
• Điện trở kéo lên (pull-up resistor)
• Nguồn điện (VCC)

Công thức tính độ rộng xung (T) của mạch one-shot sử dụng IC 555 là: T = 1.1 * R * C. Bằng cách thay đổi giá trị của điện trở (R) và tụ điện (C), bạn có thể điều chỉnh độ rộng xung theo nhu cầu của ứng dụng.

Ví dụ mạch One-Shot cơ bản với IC 555

Hãy xem xét một ví dụ đơn giản: bạn muốn thiết kế một mạch one-shot có độ rộng xung là 1 giây. Bạn có thể chọn R = 909kΩ và C = 1µF. Khi đó, T ≈ 1.1 * 909kΩ * 1µF ≈ 1 giây. Lưu ý rằng các giá trị linh kiện thực tế có thể khác một chút so với giá trị tính toán, do đó bạn có thể cần điều chỉnh để đạt được độ rộng xung mong muốn.

Lời khuyên khi thiết kế mạch One-Shot

Khi thiết kế mạch điện một xung, hãy lưu ý một số điểm sau:

• Chọn linh kiện phù hợp với yêu cầu của ứng dụng.
• Tính toán chính xác giá trị của điện trở và tụ điện để đạt được độ rộng xung mong muốn.
• Sử dụng điện trở kéo lên để đảm bảo tín hiệu kích ổn định.
• Kiểm tra kỹ mạch trước khi sử dụng để đảm bảo hoạt động đúng.

**Mạch one-shot circuit** là một công cụ mạnh mẽ để giải quyết các vấn đề liên quan đến công tắc nhấn nhả và tạo ra các xung có độ dài chính xác. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức cần thiết để thiết kế và ứng dụng mạch one-shot trong các dự án điện tử của mình.