(NB) Giáo trình Điện tử nâng cao với mục tiêu giúp các bạn có thể lắp ráp, kiểm tra, thay thế được các linh kiện, mạch điện tử chuyên dụng đúng yêu cầu kỹ thuật hàn và tháo được các mối hàn trong mạch điện, điện tử phức tạp an toàn; Chế tạo được các mạch in phức tạp đúng thiết kế và đạt chất lượng tốt. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRỊNH THỊ HẠNH (Chủ biên) NGUYỄN THANH HÀ – TRƯƠNG VĂN HỢI GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ NÂNG CAO Nghề: Điện tử cơng nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh – sinh viên tài liệu hỗ trợ cho giáo viên giảng dạy, Khoa Điện Tử Công Nghiệp Trường CĐN Việt Nam – Hàn Quốc Thành Phố Hà Nội chỉnh sửa, Biên soạn giáo trình ‘‘Điện Tử Nâng Cao’’ dành riêng cho học sinh – sinh viên nghề Điện Tử Công Nghiệp Đây mô đun kỹ thuật sở chương trình đào tạo nghề Điện Tử Cơng Nghiệp trình độ Cao Đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: ‘‘Điện Tử Nâng Cao’’ dùng cho sinh viên trường Trung Cấp, Cao Đẳng , Đại Học Kỹ Thuật tài liệu tổng cục dậy nghề Mặc dù nhóm biên soạn có nhiều cố gắng khơng tránh thiếu sót Rất mong đồng nghiệp độc giả góp ý để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày .tháng năm 2018 Chủ biên: Trịnh Thị Hạnh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Bài Đọc, đo kiểm tra linh kiện SMD 1.1 Khái niệm chung 1.2 Linh kiện thụ động 1.3 Khai thác sử dụng máy đo chuyên dụng SMD 27 Bài Mạch điện tử nâng cao 109 2.1 Nguồn ổn áp kỹ thuật cao 109 2.2 Một số loại nguồn ổn áp khác 130 2.3 Kiểm tra, sửa chữa nguồn ổn áp kỹ thuật cao 133 2.4 Mạch bảo vệ 137 2.5 Kiểm tra, sửa chữa mạch bảo vệ 138 2.6 Mạch ứng dụng dùng IC OP-AMP 141 2.7 Mạch dao động dùng OP-AMP 145 2.8 Mạch nguồn chiều dùng OP-AMP 154 2.9 Một số mạch khuếch đại, lọc chất lượng cao dùng IC 163 Bài Kỹ thuật hàn ic 171 3.1 Giới thiệu dụng cụ hàn tháo hàn 171 3.2 Phương pháp hàn tháo hàn 172 3.3 Phương pháp xử lý vi mạch in sau hàn 180 Bài Chế tạo mạch in phức tạp 184 4.1 Phần mềm chế tạo mạch in 184 4.2 Các bước thực gia công mạch in 204 4.3 Kiểm tra 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 208 PHỤ LỤC 209 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Điện tử nâng cao Mã số mô đun: MĐ 29 Thời gian môn học: 120 ( LT: 40giờ; TH: 74 giờ; KT: ) I Vị trí, tính chất mơ đun Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong mơn chuyên môn như: Điện tử bản, kỹ thuật xung - số, vi xử lý Tính chất: mơ đun nghiên cứu phần điện tử chuyên sâu II Mục tiêu mô đun + Về kiến thức: Nhận dạng, đọc, đo linh kiện điện tử hàn bề mặt xác Tìm, nhận dạng, thay tương đương, tra cứu số IC thơng dụng Phân tích, thiết kế số mạch ứng dụng phức tạp dùng IC + Về kỹ năng: Lắp ráp, kiểm tra, thay linh kiện, mạch điện tử chuyên dụng yêu cầu kỹ thuật Hàn tháo mối hàn mạch điện, điện tử phức tạp an toàn Chế tạo mạch in phức tạp thiết kế đạt chất lượng tốt + Về thái độ: - Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận, xác học tập thực công việc III NỘI DUNG MÔ ĐUN Thời gian ST T Tên mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra Đọc, đo, kiểm tra linh kiện SMD 30 13 16 Mạch điện tử nâng cao 48 15 30 3 Kỹ thuật hàn IC 20 13 Chế tạo mạch in phức tạp 22 15 Cộng: 120 40 74 Bài Đọc, đo kiểm tra linh kiện SMD Mã bài: MĐ 29-1 Giới thiệu Linh kịên dán bao gồm điện trở, tụ điện,transistor linh kiện dùng phổ biến mạch điện tử Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, linh kiện chế tạo để sử dụng cho nhiều loại mạch điện tử khác có đặc tính kỹ thuật tương ứng với loại mạch điện tử Thí dụ, mạch thiết bị đo lường cần dùng loại điện trở có độ xác cao, hệ số nhiệt nhỏ; mạch thiết bị cao tần cần dùng loại tụ điện có độ tổn hao nhỏ; mạch cao áp cần dùng tụ điện có điện áp công tác lớn Những linh kiện linh kiện rời rạc, lắp ráp linh kiện vào mạch điện tử cần hàn nối chúng vào mạch Trong kỹ thuật chế tạo mạch in vi mạch, người ta chế tạo ln điện trở, tụ điện, vòng dây mạch in vi mạch Mục tiêu: Phân biệt loại linh kiện điện tử hàn bề mặt rời mạch điện Đọc, tra cứu xác thơng số kỹ thuật linh kiện điện tử dán Đánh giá chất lượng linh kiện máy đo chuyên dụng Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp 1.1 Khái niệm chung Linh kiện SMD (Surface Mount Devices) - loại linh kiện dán bề mặt mạch in, sử dụng công nghệ SMT (Surface Mount Technology) gọi tắt linh kiện dán Các linh kiện dán thường thấy mainboard: Điện trở dán, tụ dán, cuộn dây dán, diode dán, Transistor dán, mosfet dán, IC dán Rõ ràng linh kiện thơng thường có linh kiện dán tương ứng 1.2 Linh kiện thụ động Hình1.1: Hình ảnh số linh kiện SMD 1.2.1 Điện trở SMD Cách đọc trị số điện trở dán: Hình 1.2: Giá trị điện trở SMD Điện trở dán dùng chữ số in lưng để giá trị điện trở chữ số đầu giá trị thông dụng số thứ số mũ (số khơng) Ví dụ: 334 = 33 × 10 ohms = 330 kilohms 222 = 22 × 102 ohms = 2.2 kilohms 473 = 47 × 103 ohms = 47 kilohms 105 = 10 × 105 ohms = 1.0 megohm Đối với điện trở 100 ohms ghi: số cuối = (Vì 100 = 1) Ví dụ: 100 = 10 × 100 ohm = 10 ohms 220 = 22 × 100 ohm = 22 ohms Đơi 10 hay 22 để tránh hiểu nhầm 100 = 100ohms hay 220 Điện trở nhỏ 10 ohms ghi kèm chữ R để dấu thập phân Ví dụ: 4R7 = 4.7 ohms R300 = 0.30 ohms 0R22 = 0.22 ohms 0R01 = 0.01 ohms Hình 1.3: Một số giá trị điện trở SMD thơng dụng Trường hợp điện trở dán có chữ số chữ số đầu giá trị thực chữ số thứ tư số mũ 10 (số số khơng) Ví dụ: 1001 = 100 × 101 ohms = 1.00 kilohm 4992 = 499 × 102 ohms = 49.9 kilohm 1000 = 100 × 100 ohm = 100 ohms Một số trường hợp điện trở lớn 1000 ohms ký hiệu chữ K (tức Kilo ohms) điện trở lớn 1000.000 ohms ký hiệu chử M (Mega ohms) Các điện trở ghi 000 0000 điện trở có trị số = 0ohms Bảng tra mã điện trở SMD Đối với trở số Ví dụ 330= 33Ω; 221 = 220 Ω; 683= 68000 Ω; 105= 1000000 Ω= 1M Ω; 8R2 = 8.2 Ω Đối với trở số 1000 = 100 Ω 4992= 49900 Ω = 49,9K Ω 16234 = 162000 Ω= 162K Ω 0R56 R56 = 0,56 Ω Các chữ nhân sau Chú thích: Letter: chữ Mult: hệ số nhân Or: Ví dụ 22A = 165 Ω 68C = 49900 Ω 43E = 2470000 Ω = 2.47M Ω Các điện trở có sai số 1% Sau bảng tra điện trở có sai số: 2%; 5% 10% Ví dụ: A55 = 330 Ω có sai số 10% C31 = 18000Ω = 18K Ω có sai số 5% D18 = 520000 Ω = 510K Ω có sai số 2% Bảng tra ký hiệu chân điện trở SMD Hình dáng chân linh kiện SMD Khi khóa vị trí +5 nguồn V/200 mA, khóa vị trí VAR nguồn 7-20 V/100 mA Khi op-amp LM741 làm nhiệm vụ đệm không đảo để đưa điện áp mẫu từ cầu phân áp đến chyân COM, biến trở 10 K dùng để chỉnh điện áp 2.8.2 Ng̀n dịng cơng suất lớn Trong thực tế đơi nguồn dịng cung cấp lượng tải tốt nguồn áp ví dụ nạp bình ắc qui, sử dụng nguồn dịng bình lâu hư nhiều lần so với nạp nguồn áp; đặc biệt nguồn áp cung cấp thường xuyên có giá trị bất ổn định (như lấy điện từ lượng mặt trời, sức gió ) Những lúc ta sử dụng nguồn dịng trình bày hình sau: Hình 3.43: Mạch nguồn dịng cơng suất Có thể tăng thêm dòng cho mạch điện thay Q transistor darlington (transistor lắp ghép sẵn dạng darlington bên linh kiện) Nhưng lúc R1 phải giảm theo cách tương ứng 2.8.3 Nguồn ổn áp Hình 3.44: Mạch nguồn ổn áp dùng op- amp 156 Hiện nay, ổn áp DC sử dụng vi mạch chuyên dụng đạt đến độ ổn định cao, nhiên muốn chế tạo ổn áp sử dụng Op-Amps có độ ổn định tương đối tốt khơng phải điều khó! Có thể thực theo mạch sau: Khi chỉnh định tỉ số R2 R3 thay đổi hệ số khuếch đại vịng kín mạch làm thay đổi điện áp ngõ mức ổn định Với dòng tải tối đa 1A điện áp ngõ vào biến thiên dãy điện áp rộng, nguồn chắn sử dụng nhiều việc lĩnh vực điện tử vi mạch Mạch ổn định dòng /áp 5A Nhiều ổn áp trang bị mạch giới hạn dòng để bảo vệ phần tử điều khiển tải Mặc dù tải bị ngắn mạch dịng bị giới hạn giá trị đặt trước Thật mạch hoạt động mạch ổn định dịng điện Hình : Nguồn ổn định dịng/áp A Op-amp không hoạt động mạch chế độ ổn áp, xem LM317K transistor NPN, chân VIN trở thành collector, VOUT emitter chân ADJ cực base LM317K có chức lái transistor điều khiển MJ4502 Việc giới hạn dòng tự động xảy sụt áp dòng tải điện trở lấy mẫu R3 đủ để chuyển trạng thái op-amp LM301A, op-amp làm việc mạch so sánh điện áp, lúc D1 D2 phân cực thuận dòng vào cực LM317K giảm đủ để trì op-amp trạng thái khóa 157 Giá trị dòng giới hạn điều chỉnh R2 Diode D3 sáng mạch làm việc chế độ dòng hằng, tụ C3 10 μF tụ tantal 2.8.4 Kiểm tra, sửa chữa, thay IC mạch ứng dụng dùng OP-APM 2.8.4.1 Một số hư hỏng thường ghặp mạch khuếch đại dùng op amp Rèn luyện kỹ sửa chữa mạch Giải thích sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch Dụng cụ thực hành Bàn thực hành Sơ đồ nguyên lý Mỏ hàn, chì hàn, kìm cắt Linh kiện điện tử Chuẩn bị lý thuyết Mạch tiền khuếch đại dùng opamp a.Mạch khuếch đại R2 R1 + + - Vi - + _ V0 Mạch có hệ số khuếch đại AV =-(R1/R2) gọi mạch khuếch đại + + + V0 - - - R1 R2 Mạch khuếch đại không đảo có hệ số khuếch đại AV = 1+ (R1/R2) 158 b Sơ đồ mạch khuếch đại thực tế Sơ đồ mạch +15V C1 10uF 10uF + + V0 -15V AC R1 47K - R3 R2 1k C2 100uF/16V Hình 1: Opam MC4558D +15V V0 + Vi -15V R4 56k R2 1k R3 5.6k C3 33p C2 47uF Hình 2: Nguyên lý hoạt động Theo sơ đồ hình ta có C1,C3: tụ liên lạc C2: tụ ngăn dc R2,R3: cầu phân định hệ số hồi tiếp, định hệ số khuếch đại điện áp R1: trở kháng vào 159 Theo sơ đồ hình ta có C1: tụ liên lạc R1: định trở kháng nhập mạch R2,R3,R4,C2: mạch hồi tiếp âm hệ số khuếch đại AV C3: tụ chống dao động tự kích Khi có tín hiệu sin ngõ vào , op am khuếch đại theo hệ số khuếch đại khơng đảo cho tín hiệu ngõ Các hư hỏng thường gặp Mất âm Âm bị yếu Âm bị méo dạng Âm bị nhiễu Các hư hỏng khắc phục phương pháp gắn ngõ động lực kết hợp với VOM để kiểm tra điện áp dc thành phần mạch 2.8.5 Lắp mạch khuếch đại vi sai dùng OP-AM - Tín hiệu ra: - Với R1=R3, R4=R2, Av= R2/R1 - Dùng VOM đo điện áp Vo ghi giá trị vào bảng sau 160 2.8.6 Mạch khuếch đại đảo Yêu cầu Đo vẽ dạng sóng ngõ Vo, ngõ vào Vi ? Nhận xét Xác định thông số Av, Ai, Zi, Zo Nhận xét kết Xác định tần số cắt dưới, tần số cắt trên, băng thông Vẽ đáp tuyến biên độ-tần số mạch Hướng dẫn thực Bước 1: Cấp Vi’ tín hiệu hình Sin, biên độ 2V, tần số 1Khz vào A Bước 2: Nối điểm B1 B2 Dùng OSC đo tín hiệu Vo kênh 1, tiếp tục chỉnh biến trở cho Vo đạt lớn không bị méo dạng Bước 3: Xác định Av: - Dùng OSC đo Vi B, Vo C kênh CH1 CH2 Vẽ lại dạng sóng nhận xét độ lệch pha Vi Vo 161 Sau tính Av theo công thức Bước 4: Xác định Zi: - Mắc nối tiếp điện trở Rv=1.5KΩ điểm B1 B2, sau tính Zi: - Với: V1 giá trị điện áp ngõ B1 V2 giá trị điện áp ngõ B2 Chú ý: Các thông số V1, V2 phải đo OSC Bước 5: Xác định Zo - Với : Vo1 điện áp ngõ C chưa mắc RL Vo2 điện áp tai ngõ C mắc RL = 12KΩ Bước 6: Xác định góc lệch pha φ - Dùng OSC đo Vi, Vo kênh cho hiển thị lúc - Xác định góc lệch pha theo cơng thức: 162 - Với: T chu kỳ tín hiệu φ góc lệch pha a độ lệch thời gian Bước 7: Xác định tần số cắt fL, fH băng thông Bước 8: Vẽ đáp tuyến biên độ - tần số - Giữ nguyên biên độ, thay đổi tần số tín hiệu vào Vi theo bảng sau: 2.9 Một số mạch khuếch đại, lọc chất lượng cao dùng IC Mục tiêu: Lắp mạch khuếch đại dùng IC Sửa chữa mạch khuếch đại dùng IC 163 2.9.1 Lắp ráp mạch theo sơ đồ 2.9.1.1 Mạch khuếch đại dùng IC sử dụng IC TDA7294 Đây mạch khuếch đại âm sử dụng IC TDA7294 có cơng suất 100W, mạch đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp ráp, cân chỉnh Mạch hoạt động chế độ AB có bảo vệ ngắn mạch, nhiệt, hoạt động ổn điịnh Hình 3.45: Mạch khuếch đại dùng IC sử dụng IC TDA7294 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.45: Mạch nguyênlý IC TDA7294 164 Sơ đồ mạch in: Hình 3.45: Mạch in IC TDA729 2.9.1.2 Sơ đồ lắp ráp linh kiện HÌnh 3.46 sơ đồ lắpmạch IC TDA729 165 Để cho mạch hoạt động ta cần phải có nguồn Hình 3.47: Mạch nguồn dung cho IC TDA729 2.9.3 Sửa chữa mạch khuếch đại, mạch lọc dùng IC Cách kiểm tra IC opamp Thực tế người ta chế tạo nhiều op- amp đúc khối đen nhiều chân ( thường 14 hay 16 chân) Giả sử xét op amp LM324 có sơ đồ chân sau Hình 3.48: sơ đồ nguyên lý LM 324 Quy ước đánh số thứ tự theo chiều kim đồng hồ số chọn tính kể từ chân có dấu chấm 166 Bên IC tích hợp op-amp Để kiểmtra IC trước tiên ta phải cấp nguồn vào hai chân chân 11 IC khoảng 9V hay 12V Nếu cấp nguồn đôi khoảng +(-) 4.5V hay +(-) 6V lưu ý phải âm dương Nếu sai làm hỏng IC Đo volt ngõ Op- amp phải thay đổi ta thay đổi volt cấp cho hai ngõ vào (+) (-) giống nhau, khác Ví dụ: kiểm tra opam hai chân 1.2.3 Câp 12V cho chân Mass vào chân 11 Nối chân hàn vào mass 12V đo chân gần 0V Hàn chân xuồng mass, chân hàn vào 12V đo chân 7V tốt 2.9.4 Một số mạch báo động dùng IC cảm biến Mục tiêu: Lắp mạch theo dung sơ đồ nguyên lý Sửa chữa mạch báo động dung IC cảm biến Lắp ráp mạch theo sơ đồ ngun lý Cịi báo động Hình 3.49: Mạch cịi báo động Mạch tạo IC 555 dùng để tạo dao động Tần số điều khiển chân IC Đầu tiên IC làm việc xung quang tần số 1hz tụ 47uF nạp điện sau xả điện liên tục q trình diễn liên tục Tần số loa điều chế IC2 ta nghe âm loa 167 Cảnh báo ánh sáng Hình 3.49: Mạch cảnh báo ánh sáng Nhìn vào mạch đơn giản mạch sử dụng 555 để tạo dao động phát âm loa LDR cảm biến ánh sáng + 555 tạo dao động xung vng mạch tạo dao động 1Khz cấp cho tải Loa Mạch báo trộm Hình 3.50: Mạch báo trộm 168 Cảnh báo thị mức nước đèn LED Hình 3.51: Mạch cảnh báo thị mức nước đèn LED Báo động mức nước đến hay đầy Hình 3.51: Mạch báo động mức nước đến hay đầy 169 2.9.5 Sửa chữa mạch báo động dùng IC cảm biến Sửa chữa mạch cảm biến ánh sáng a Mục tiêu Trang bị cho học sinh kỹ sửa chữa mạch Giải thích sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch a) Dụng cụ thực hành Bàn thực hành Mỏ hàn, chì hàn, kìm cắt VOM, dao động ký b Chuẩn bị lý thuyết Cấu tạo nguyên lý hoạt động quang trở Các mạch ứng dụng thông dụng quang trở Mạch so sánh dùng Op-amp c Quy trình thực Kiểm tra sửa chữa tầng so sánh Kiểm tra sửa chữa tầng cơng suất đóng mở relay Chạy thử hiệu chỉnh lại d Thao tác mẫu Một số cố thường xuyên sảy ra, nguyên nhân biện pháp khắc phục Phân nhóm học sinh luyện tập Kiểm tra sửa chữa tầng công suất Chạy thử hiệu chỉnh e Hướng dẫn kết thúc Vệ sinh công nghiệp Tổng kết công việc luyện tập học sinh Nhận xét vấn đề an toàn lao động Nhận xét ca thực hành Rút kinh nghiệm Yêu cầu đánh giá Lắp ráp kỹ thuật Giải thích nguyên lý hoạt động mạch Giải thích kết đo 170 ... cho giáo viên giảng dạy, Khoa Điện Tử Công Nghiệp Trường CĐN Việt Nam – Hàn Quốc Thành Phố Hà Nội chỉnh sửa, Biên soạn giáo trình ‘? ?Điện Tử Nâng Cao? ??’ dành riêng cho học sinh – sinh viên nghề Điện. .. nghề Điện Tử Công Nghiệp Đây mơ đun kỹ thuật sở chương trình đào tạo nghề Điện Tử Cơng Nghiệp trình độ Cao Đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: ‘? ?Điện Tử Nâng Cao? ??’ dùng cho sinh viên trường. .. dùng OP-AMP 14 5 2.8 Mạch nguồn chiều dùng OP-AMP 15 4 2.9 Một số mạch khuếch đại, lọc chất lượng cao dùng IC 16 3 Bài Kỹ thuật hàn ic 17 1 3 .1 Giới thiệu dụng cụ hàn tháo hàn