Microsoft word Bai Giang Ky Thuat Dien Dien Tu

Microsoft Word bai 1 Khai niem chung ve mach dien docx Kỹ thuật Điện – Điện tử Ôtô Trang 1 BÀI 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN 1 1 CÁC PHẦN TỬ HÌNH THÀNH CHUNG MẠCH ĐIỆN Mạch điện là một mạch vòng hình thành liên tục (không gián đoạn) bởi các vật dẫn, cho phép dòng electrons đi qua một cách liên tục, không có điểm mở đầu và không có điểm kết thúc Mạch điện được gọi là gián đoạn (hở mạch) khi các vật dẫn không tạo thành mạch vòng khép kín và các electrons không thể di chuyển liên tục qua chúng Sơ.

Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠCH ĐIỆN 1.1 CÁC PHẦN TỬ HÌNH THÀNH CHUNG MẠCH ĐIỆN Mạch điện mạch vòng hình thành liên tục (khơng gián đoạn) vật dẫn, cho phép dòng electrons qua cách liên tục, khơng có điểm mở đầu khơng có điểm kết thúc Mạch điện gọi gián đoạn (hở mạch) vật dẫn khơng tạo thành mạch vịng khép kín electrons khơng thể di chuyển liên tục qua chúng Sơ đồ khối mô tả thành phần mạch điện trình bày hình 1.1 HÌNH 1.1 – Sơ đồ khối mô tả thành phần mạch điện Các phần tử tạo thành mạch điện là: Phần tử nguồn phần tử tải - Phần tử nguồnbao gồm thiết bị biến đổi dạng lượng: Cơ năng, hóa năng, nhiệt năng…sang điện (như máy phát điện, pin, accu…) - Phần tử tải bao gồm thiết bị hay linh kiện nhận điện để chuyển hóa thành dạng lượng khác như: Nhiệt (điện trở), (động điện), hóa (bình điện giải)… Trong số mạch điện khơng chứa “thiết bị chuyển đổi” Chức thiết bị chuyển đổi dùng biến đổi thông số điện áp nguồn cung cấp (như trường hợp máy biến áp) biến đổi thông số tần số (trường hợp biến tần) trước cấp nguồn đến tải Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 1.2 CẤU TRÚC CỦA MẠCH ĐIỆN Khi liên kết phẩn tử mạch điện dẫn đến khái niệm sau: Nhánh, nút, vòng, mắt, lưới Nhánh: đường chứa hay nhiều phẩn tử liên kết với theo phương pháp đấu nối tiếp Chú ý: Trong định nghĩa nhánh chứa nhiều phần tử nguồn tải (Hình 1.2) Nút: giao điểm tối thiểu ba nhánh mạch điện Trong hình 1.3 ta có nút a, b, c, d Định nghĩa nút trên, xác định theo quan niệm cổ điển,Trong tương ứng với phương trường hợpcác áp dụng pháp giải mạch dùng tay không sử dụng phần mềm hổ trợ dùng máy tính Vòng: Là tập hợp nhiều nhánh tạo thành hệ thống kín qua nút lần Trong hình 1.4 1.5 trình bày vịng tự chọn cách kết hợp nhánh có mạch tạo thành hệ kín Tùy thuộc vào phương pháp tổ hợp nhánh có mạch hình thành nhiều vịng khác Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ Mắt lưới: xem vịng nói cách khác: nói cách khác mắt lưới vòng mà bên khơng tìm thấy vịng khác Trong hình 1.6 có mắt lưới hay vịng 1.3 CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA MẠCH ĐIỆN 1.3.1 Cấu trúc nguyên tử Để hiểu chất dòng điện ta biết tất nguyên tố cấu tạo lên từ nguyên tử nguyên tử chất cấu tạo hai phần là: - Một hạt nhân hạt mang điện tích dương gọi Proton hạt trung hoà điện gọi Neutron - Các Electron (điện tử ) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân - Bình thường ngun tử có trạng thái trung hồ điện nghĩa số Proton hạt nhân số electron bên ngồi có tác nhân bên ngồi áp xuất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, tác động từ trường điện tử electron lớp ngồi tách khỏi quỹ đạo để trở thành điện tử tự - Khi nguyên tử bị hay nhiều điện tử, chúng bị thiếu điện tử trở thành ion dương ngược lại nguyên tử nhận thêm hay nhiều điện tử chúng trở thành ion âm 1.3.2 Dòng điện Khi điện tử tập trung với mật độ cao chúng tạo lên hiệu ứng tích điện - Dịng điện dịng chuyển động có hướng hạt mang điện điện tử , ion - Chiều dòng điện quy ước từ dương sang âm ( ngược với chiều chuyển động điện tử - từ âm sang dương ) Cường độ dòng điện: đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu dòng điện hay đặc trưng cho số lượng điện tích qua tiết diện vật dẫn đơn vị thời gian - Ký hiệu I Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ HÌNH 1.7 - Hướng dịng qua dây dẫn hướng hướng chuyển động điện tích dương ngược hướng chuyển động electron - Dòng điện chiều dòng chuyển động theo hướng định từ dương sang âm theo quy ước dòng chuyển động theo hướng điện tử tự v Đơn vị cường độ dòng điện Ampe có bội số : - Kilo Ampe = 1000 Ampe - Mega Ampe = 1000.000 Ampe - Mili Ampe = 1/1000 Ampe - Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe 1.3.3 Điện áp Điện áp đại lượng đặc trưng cho khả tích lũy lượng dòng điện Khi mật độ điện tử tập trung không hai điểm A B ta nối dây dẫn từ A sang B xuất dịng chuyển động điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, người ta gọi hai điểm A B có chênh lệch điện áp áp chênh lệch hiệu điện - Điện áp điểm A gọi UA - Điện áp điểm B gọi UB - Chênh lệch điện áp hai điểm A B gọi hiệu điện UAB UAB = UA - UB v Đơn vị điện áp Vol ký hiệu U E, đơn vị điện áp có bội số là: - Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol - Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol - Micro Vol = 1/1000.000 Vol Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ HÌNH 1.8 - Điện áp ví độ cao bình nước, hai bình nước có độ cao khác nối ống dẫn có dịng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, hai bình nước có độ cao khơng có dịng nước chảy qua ống dẫn Dịng điện hai điểm có điện áp chên lệch sinh dòng điện chạy qua dây dẫn nối với hai điểm từ điện áp cao sang điện áp thấp hai điểm có điện áp dịng điện dây dẫn 1.3.4 Nguồn điện Nguồn điện nguồn sinh điện từ nguồn lượng khác Máy phát điện, Ắc quy, Pin v.v có hai nguồn điện là: • Nguồn điện xoay chiều (AC) nguồn điện sinh từ nhà máy điện • Nguồn điện chiều (DC) nguồn điện sinh từ Ắc quy pin • Các mạch điện thường sử dụng nguồn chiều để hoạt động chạy nguồn xoay chiều chúng phải đổi thành chiều trước đưa vào máy hoạt động • Nguồn chiều song song nối tiếp : HÌNH 1.9 - Nguồn chiều song song nối tiếp Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ Khi đấu nối tiếp nguồn điện lại ta nguồn điện có điện áp tổng điện áp thành phần • Khi đấu song song nguồn điện (cùng điện áp) ta nguồn điện có áp khơng đổi khả cho dòng tổng dòng điện thành phần Ví dụ : Nếu ta có pin 1,5V với khả cho dòng 0,1A, ta cần nguồn điện 3V với dịng điện 1A ta phải đấu tối thiểu 10 cặp pin song song cặp có hai pin đấu nối tiếp 1.3.5 Điện cơng suất v Điện Khi dịng điện chạy qua thiết bị bóng đèn làm bóng đèn sáng, chạy qua động làm động quay dịng điện sinh cơng Cơng dòng điện gọi điện năng, ký hiệu W, thực tế ta thường dùng Wh, KWh ( Kilo wat giờ) Cơng thức tính điện : W = U.I.t Trong W điện tính June (J) - U điện áp tính Vol (V) - I dịng điện tính Ampe (A) - t thời gian tính giây (s) v Cơng xuất Cơng xuất dịng điện điện tiêu thụ giây Công suất định nghĩa tích số dịng điện điện áp, cơng xuất tính cơng thức P = W / t = (U I t ) / t = U I 1.4 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN 1.4.1 Định luật Ohm Định luật ôm định luật quan trọng mà ta cần phải nghi nhớ: Cường độ dòng điện đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp hai đầu đoạn mạch tỷ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch Cơng thức : I = U / R Trong đó: - I cường độ dịng điện , tính Ampe (A) Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ - U điện áp hai đầu đoạn mạch , tính Vol (V) - R điện trở đoạn mạch , tính ơm a, Đoạn mạch mắc nối tiếp: Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc nối tiếp điện áp hai đầu đoạn mạch tổng sụt áp điện trở HÌNH 1.10 - Mạch có điện trở mắc nối tiếp Như sơ đồ U = U1 + U2 + U3 Theo định luật ơm ta lại có U1 =I1 x R1 , U2 = I2 x R2, U3 = I3 x R3 đoạn mạch mắc nối tiếp I1 = I2 = I3 Sụt áp điện trở => tỷ lệ thuận với điện trở b, Đoạn mạch mắc song song Trong đoạn mạch có nhiều điện trở mắc song song cường độ dịng điện tổng dịng điện qua điện trở sụt áp điện trở nhau: HÌNH 1.11 - Mạch có điện trở mắc song song Mạch có U1 = U2 = U3 = E I = I1 + I2 + I3 U1 = I1 x R1 = I2 x R2 = I3 x R3 Cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện trở Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 1.4.2 Định Luật Kirchhoff 1: (Định Luật Nút) Định luật cho ta quan hệ dòng điện nút, phát biểu sau: Tổng đại số dòng điện nút 0: å ±i = Ø Ví dụ: Cho mạch điện hình (H1.12) xét nút A: theo định luật Kirchhoff ta có: HÌNH 1.12 Ø Ví dụ : Cho mạch điện hình (H1.13) xét nút A: theo định luật Kirchhoff ta có: HÌNH 1.13 • Nếu ta qui ước dòng điện vào nút A mang dấu cộng (+), dịng điện nút A mang dấu trừ (-) ngược lại 1.4.3 Định luật Kirchhoff 2: Định luật cho ta quan hệ sức điện động, dòng điện điện trở mạch vịng khép kín, phát biểu sau: Tổng đại số điện áp phần tử vịng kín å ±U = Qui ước dấu: sức điện động, dòng điện có chiều trùng chiều mạch vịng lấy dấu đương, ngược lại lấy dấu âm Ø Ví dụ: Cho mạch điện hình (H1.13) Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ - Xét vịng (a,b,c,a) theo định luật Kirchhoff ta có: Uab + Ubc + Uca = - Xét vòng (a,d,b,a) theo định luật Kirchhoff ta có: Uad + Udb + Uba = HÌNH 1.14 Ø Ví Dụ: Cho mạch điện hình vẽ (H1.14) Dùng định luật tìm dịng điện qua nhánh I1, I2 I3 HÌNH 1.15 Giải Tại nút a: theo định luật Kirchhoff ta có: I1 – I2 – I3 = (1) Giả sử ta xét vịng kín l1 (a, b, c, a) theo định luật Kirchhoff ta có: Uca + Uab + Ubc = (2) I1 R1 + I2 R2 + (- E1) = (2) Khảo sát vòng kín l2 (a, d, b, a) theo định luật Kirchhoff ta có: Uad + Udb + Uba = (3) I3 R3 + E2 + (- I2 R2) = (3) Giải hệ phương trình (1), (2), (3) ta tìm dịng điện qua nhánh I1, I2 I3 Trang Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 1.5 BÀI TẬP VÍ DỤ Bài 1.1: Cho mạch điện hình (H1.15) Dùng định luật Kirchhoff tìm i Uab HÌNH 1.16 Giải: Tại nút c: theo định luật Kirchhoff ta có: I1 + + 12 = Þ I1 = -1 - = -4 ( A) Tại nút d: I2 = I1 + = – + = (A) Tại nút e: I2 + = I =>I = +1 = (A) Vậy I = (A) Theo định luật Kirchhoff ta có: Uab = Uae + Ued + Udc + Ucb = (–I).3 + (– I2).2 + (– I1).5 + 12 = – – – 20 + 12 = 19 (V) Vậy Uab = 19 (V) Bài 1.2: Cho mạch điện hình (H1.16) định luật Kirchhoff Kirchhoff tìm I R HÌNH 1.17 Trang 10 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ - Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E - Cấp nguồn chiều UBE qua cơng tắc trở hạn dịng vào hai cực B E, cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E - Khi công tắc mở, ta thấy hai cực C E cấp điện khơng có dịng điện chạy qua mối CE ( lúc dòng IC = ) - Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB - Ngay dòng IB xuất => có dịng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dịng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB - Như rõ ràng dòng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo công thức IC = β IB v Trong đó: IC: dịng chạy qua mối CE IB: dòng chạy qua mối BE β: hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp N-P để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P ( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor v Lưu ý: Sự hoạt động Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B 9.1.4 Cách xác định chân Transistor - Với loại Transistor cơng xuất nhỏ thứ tự chân C B tuỳ theo bóng nước sản xuất, nhựng chân E bên trái ta để Transistor hình Trang 90 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ôtô - Nếu Transistor Nhật sản xuất : thí dụ Transistor C828, A564 chân C , chân B bên phải - Nếu Transistor Trung quốc sản xuất chân B , chân C bên phải v Chú ý: Một số Transistor sản xuất nhái khơng theo thứ tự => để biết xác ta dùng phương pháp đo đồng hồ vạn - Với loại Transistor cơng xuất lớn (như hình ) hầu hết có chung thứ tự chân : Bên trái cực B, cực C bên phải cực E HÌNH 9.5 – Thứ tự chân Transistor có cơng suất nhỏ cơng suất lớn Đo xác định chân B C - Với Transistor cơng xuất nhỏ thơng thường chân E bên trái ta xác định chân B suy chân C chân lại - Để đồng hồ thang x1Ω, đặt cố định que đo vào chân, que chuyển sang hai chân lại, kim lên chân có que đặt cố định chân B, que đồng hồ cố định que đen Transistor ngược, que đỏ Transistor thuận 9.1.5 Đo kiểm Transistor • Transistor hoạt động hư hỏng nhiều nguyên nhân, hỏng nhiệt độ, độ ẩm, điện áp nguồn tăng cao chất lượng thân Transistor, để kiểm tra Transistor bạn nhớ cấu tạo chúng (xem lại phần cấu tạo trình bày mục 9.1.1) • Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung cực B, đo từ B sang C B sang E ( que đen vào B ) tương đương đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất trường hợp đo khác kim khơng lên • Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung cực B Transistor, đo từ B sang C B sang E ( que đỏ vào Trang 91 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ B ) tương đương đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất trường hợp đo khác kim khơng lên • Trái với điều Transistor bị hỏng ü Transistor bị hỏng trường hợp • Đo thuận chiều từ B sang E từ B sang C => kim không lên transistor đứt BE đứt BC • Đo từ B sang E từ B sang C kim lên hai chiều chập hay dị BE BC • Đo C E kim lên bị chập CE HÌNH 9.6 – Đo kiểm Transistor - Minh hoạ phép đo : Trước hết nhìn vào ký hiệu ta biết Transistor bóng ngược, chân Transistor ECB (dựa vào tên Transistor) (xem lại phần xác định chân Transistor) • Bước : Chuẩn bị đo để đồng hồ thang x1Ω • Bước bước : Đo thuận chiều BE BC => kim lên • Bước bước : Đo ngược chiều BE BC => kim không lên • Bước : Đo C E kim không lên ð Transistor tốt Trang 92 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 9.2 PHÂN CỰC CHO TRANSISTOR 9.2.1 Cấp nguồn cho Transistor HÌNH 9.7 – Cấp nguồn cho Transistor thuận ngược Ta thấy rằng: Nếu Transistor ngược NPN Vcc phải nguồn dương (+), Transistor thuận PNP Vcc nguồn âm (-) 9.2.2 Định thiên (phân cực) cho Transistor Định thiên : cấp nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại tín hiệu cho dù nhỏ HÌNH 9.8 – Transistor định thiên không định thiên Tại phải định thiên cho Transistor sẵn sàng hoạt động: Để hiểu điều ta xét hai sơ đồ : Trang 93 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ • Ở hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, mạch chân B khơng định thiên mạch chân B định thiên thơng qua Rđt • Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ nhỏ ( từ 0,05V đến 0,5V ) đưa vào chân B ( đèn chưa có định thiên) tín hiệu khơng đủ để tạo dòng IBE ( đặc điểm mối P-N phaỉ có 0,6V có dịng chạy qua ) => khơng có dịng ICE => sụt áp Rg = 0V điện áp chân C = Vcc • Ở sơ đồ thứ 2, Transistor có Rđt định thiên => có dịng IBE, đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dịng IBE tăng giảm => dòng ICE tăng giảm, sụt áp Rg thay đổi => kết đầu ta thu tín hiệu tương tự đầu vào có biên độ lớn Kết luận : Định thiên ( hay phân cực) nghĩa tạo dòng điện IBE ban đầu, sụt áp Rg ban đầu để có nguồn tín hiệu yếu vào cực B, dịng IBE tăng giảm => dòng ICE tăng giảm => dẫn đến sụt áp Rg tăng giảm => sụt áp tín hiệu ta cần lấy 9.2.3 Một số mạch định thiên khác Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác HÌNH 9.9 – Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác Mach định thiên có điện trở phân áp Để khuếch đại nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, mạch định thiên thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass Trang 94 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ HÌNH 9.10 – Mạch định thiên có điện trở phân áp Rpa Mạch định thiên có hồi tiếp: Là mạch có điện trở định thiên đấu từ đầu (cực C ) đến đầu vào ( cực B) mạch có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại hoạt động HÌNH 9.11 9.3 ỨNG DỤNG CỦA TRANSISTOR Thực thiết bị khơng có Transistor chưa phải thiết bị điện tử, Transistor xem linh kiện quan trọng thiết bị điện tử, loại IC thực chất mạch tích hợp nhiều Transistor linh kiện nhất, mạch điện, Transistor dùng để khuyếch đại tín hiệu Analog, chuyển trạng thái mạch Digital, sử dụng làm công tắc điện tử, làm tạo dao động v v Trang 95 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 9.3.1 Mạch ứng dụng Mạch trì hỗn thời gian (Delay) Mạch định thời (Timer) Vcc Vcc K K R1 R1 R2 Led Led R2 Q C Q C Mạch xi nhan Mạch đèn chớp tắt luân phiên Vcc Vcc R1 R2 R2 R1 R1 R2 R1 R2 R2 C C Led R1 C Led C C Led Q1 Led Q Q1 Mạch điều khiển đèn ánh sáng Q Led Q Mạch điều khiển đèn led thu phát Vcc Vcc R1 Vcc Diode thu Led Cds Dz Diode phát R2 Trang 96 R1 Led R Q1 R2 Q3 R4 R3 Q2 Q1 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 9.3.2 Mạch ứng dụng ơtơ Ví dụ mạch ứng dụng mạch điều khiển bơm nhiên liệu - Bơm nhiên liệu hoạt động động chạy Thậm chí khố điện bật đến vị trí ON, động chưa nổ máy, bơm nhiên liệu khơng làm việc - Khi động quay khởi động, tín hiệu STA (tín hiệu máy khởi HÌNH 9.12 – Mạch điều khiển bơm động) truyền đến ECU động nhiên liệu từ cực ST khố điện Khi tín hiệu STA đưa vào ECU động kích chân B tranzito, tranzito dẫn làm rơle mở mạch bật ON Sau đó, dịng điện chạy vào bơm nhiên liệu để vận hành bơm - Cùng lúc động quay khởi động, ECU động nhận tín hiệu NE từ cảm biến vị trí trục khuỷu, làm cho tranzito tiếp tục trì hoạt động bơm nhiên liệu Ví dụ ứng dụng Transistor mạch điều khiển kim phun nhiên liệu mạch cảm biến tốc độ động - Các tranzito sử dụng nhiều mạch Khơng có khác chức tranzito NPN PNP HÌNH 9.13 – Mạch điều khiển kim phun mạch tốc độ ô tơ Trang 97 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ BÀI 10: MẠCH TÍCH HỢP (IC) 10.1 GIỚI THIỆU Vi mạch, vi mạch tích hợp, hay mạch tích hợp (integrated circuit, gọi tắt IC, gọi chip theo thuật ngữ tiếng Anh) tập hợp mạch điện chứa linh kiện bán dẫn (như transistor) linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) kết nối với nhau, để thực chức xác định Tức mạch tích hợp thiết kế để đảm nhiệm chức linh kiện phức hợp Một IC tổ hợp vài trăm đến vài nghìn mạch điện chứa tranzito, điốt, tụ điện, điện trở, v.v chúng gắn vào gắn lên vài mm2 chíp silic, đặt khối nhựa gốm Một IC đơn có số khả chức đặc biệt, kể khả so sánh logic tín hiệu trị số, khả khuyếch đại điện áp đầu vào Các IC có số ưu mạch khơng tích hợp: - Vì nhiều yếu tố gắn vào gắn lên chíp silic đơn, đầu nối tiếp xúc giảm đáng kể, dẫn đến giảm hư hỏng - Chúng nhỏ nhẹ nhiều - Chi phí sản xuất thấp nhiều HÌNH 10.1 – Bên IC 10.2 CÁC TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ TÍN HIỆU SỐ 10.2.1 Tín hiệu tương tự (Analog) Tín hiệu Analog – Analog signal: Bất kỳ tín hiệu diễn liên tục khoảng thời gian biến đổi gọi tín hiệu Analog Biểu đồ hiển thị tín hiệu analog thường dạng hình sin, cos, đường cong Một Trang 98 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ tín hiệu analog có độ phân giải lý thuyết vơ hạn Analog cịn có nghĩa tương tự, nghĩa tín hiệu thời gian sau có dạng tương tự thời gian trước Về mặt lý thuyết, tín hiệu giữ ngun hình dạng biểu đồ tới vơ hạn, điều kiện truyền tín hiệu lý tưởng Tuy nhiên, thực tế, tín hiệu analog bị ảnh hưởng nhiều tác nhân, vật cản đường đi, tín hiệu khác làm biến dạng Những ví dụ điển hình tín hiệu âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ…Chúng truyền mơi trường, có cường độ bị giảm dần theo thời gian khoảng cách HÌNH 10.2 – Tín hiệu tương tự (Analog) 10.2.2 Tín hiệu số (Digital) Là loại tín hiệu rời rạc theo thời gian, biểu diễn dạng số, tín hiệu digital có hai mức điện áp biểu diễn mã nhị phân (0-1), nên thường gọi tín hiệu số Tín hiệu digital khơng tồn hình thức có sẵn tự nhiên Do sinh công nghệ số, nên việc hiệu chỉnh tần số dễ dàng, việc vặn nút để tăng cường độ chiếu sáng, hiệu chỉnh âm to nhỏ…Mọi thao tác xử lý tín hiệu digital ln xác, dứt khốt linh hoạt HÌNH 10.3 – Tín hiệu số (Digital) Các tín hiệu số thay đổi (Mở “ON” Tắt “OFF”) lúc theo thời gian Đặc tính chung mạch số chỗ đầu thay đổi đột ngột đầu vào tăng lên tới mức Chẳng hạn đầu vào tăng từ 0V đến 5V, đầu Trang 99 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ôtô 0V đầu vào đạt tới 5V Tuy nhiên đầu đột ngột nhảy lên 5V đầu vào đạt tới 5V Khi điện áp sử dụng tín hiệu đầu vào cần phải lấy điện áp làm chuẩn Sau đó, điện áp điện áp chuẩn tín hiệu 1, điện áp chuẩn tín hiệu Chẳng hạn đạt điện áp chuẩn 5V, máy tính xác định tín hiệu 9V, 7V 6V 1, tín hiệu thể tín hiệu đầu vào Mặt khác tín hiệu 2V 0V coi "0" khơng có tín hiệu đầu vào coi tồn HÌNH 10.4 – Điện áp chuẩn tín hiệu số 10.3 CÁC MẠCH LOGIC Các IC số chứa vài phần tử khác Các mạch IC số gọi mạch logic mạch số lập thành tổ hợp loại khác gọi cổng, bao gồm cổng như: NOT, OR, NOR, AND NAND Vì cổng có khả đặc biệt để xử lý logic hai nhiều tín hiệu, chúng gọi cổng logic Một mối quan hệ logic thiết lập đầu vào đầu tín hiệu số Một bảng thực trình bày mối quan hệ đầu vào đầu tín hiệu số dạng bảng biểu HÌNH 10.5 – IC logic Trang 100 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 10.3.1 Cổng NOT Một cổng NOT truyền tín hiệu ngược với tín hiệu đầu vào Khi điện áp đặt lên cực vào A khơng có điện áp truyền cực Y Chuyển chức vào mạch điện có chức cổng NOT Khi cơng tắc A đóng lại (ON), mở (OFF) điểm tiếp xúc rơle, làm cho đèn tắt Cổng NOT dùng thực phép đảo logic, gọi cổng (Inverter) Cổng NOT có ngõ vào ngõ HÌNH 10.6 – Cổng NOT 10.3.2 Cổng OR Trong cổng OR dùng thực phép cộng logic hay nhiều biến nhị phân Cổng OR có hay nhiều ngõ vào có ngõ Khi đặt điện áp vào hai đầu vào A B, có điện áp đầu Y Chuyển chức vào mạch điện có chức cổng OR Khi hai công tắc A B đóng lại (ON), đèn sáng lên HÌNH 10.7 – Cổng OR 10.3.3 Cổng NOR Một cổng NOR tổ hợp cổng OR cổng NOT Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B số HÌNH 10.8 – Cổng NOR Trang 101 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 10.3.4 Cổng AND Trong cổng AND, đầu tín hiệu vào Sẽ có điện áp đầu Y điện áp đặt vào hai đầu vào A B Chuyển chức vào mạch điện có chức cửa AND Đèn không sáng lên trừ hai cơng tắc A B đóng lại (ON) HÌNH 10.9 – Cổng AND 10.3.5 Cổng NAND Cổng NAND tổ hợp cổng AND cổng NOT Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B Tín hiệu đầu Y hai đầu vào A B HÌNH 10.10 – Cổng NAND 10.3.6 Bộ so sánh (OP-AMP) Một so đối chiếu điện áp đầu vào dương (+) với đầu vào âm (-) Nếu điện áp đầu vào dương a cao điện áp đầu vào âm b, đầu Y Nếu điện áp đầu vào dương A thấp điện áp đầu vào âm B, đầu Y Vin+ > Vin- Vout = Vs+ Vin+ < Vin- Vout = Vs- HÌNH 10.11– Bộ so Op-Amp Trang 102 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ 10.4 MẠCH ỨNG DỤNG Báo cố hệ thống đèn tín hiệu Để báo đứt bóng đèn đèn bị mờ bị sụt áp đường dây điểm nối người ta dùng mạch báo hư bóng đèn (lamp failure circuit) Trên xe hơi, mạch thường có hai loại phổ biến: loại dùng mạch điện tử loại dùng công tắc lưỡi gà (reed switch) Sơ đồ nguyên lý mạch Lamp Failure điện tử trình bày HÌNH 10.12: IG Taillight Relay + Brake Switch LCS + - Lamp Failure idicator + Brake Light Taillight HÌNH 10.12 - Sơ đồ nguyên lý mạch báo hư đèn Đa số mạch báo hư đèn kiểu điện tử dựa nguyên lý cầu Wheatstone kết hợp với mạch khuyếch đại thuật toán (OPAMP) mắc theo kiểu so sánh Một điện trở cầu đoạn dây dẫn thường làm sắt mắc nối tiếp với bóng đèn Đoạn dây có điện trở cực nhỏ để khơng ảnh hưởng đến độ sáng bóng đèn Nó đóng vai trị cảm biến dịng (current sensor) Để báo hư hỏng cho nhiều mạch đèn (thường mạch đèn phanh đèn kích thước) ta phải sử dụng nhiều mạch so với ngõ nối vào cổng logic OR để điều khiển đèn báo đứt bóng tableau qua transistor Ngõ vào trừ của OPAMP đặt điện áp cố định (điện áp so) nhờ cầu phân áp diod zener Ngõ vào cộng OPAMP cấp điện áp cầu phân áp thứ hai gồm đoạn dây so dịng bóng đèn kích thước đèn Trang 103 Kỹ thuật Điện – Điện tử Ơtơ phanh Khi bóng đèn bị đứt mờ điện trở tiếp xúc điện áp ngõ vào cộng tăng Điện áp ngõ vào cộng lúc lớn điện áp ngõ vào trừ, làm ngõ OPAMP OPAMP lên mức cao Tín hiệu OPAMP đưa vào ngõ vào cổng logic OR Ta có bảng chân trị cổng logic OR OP1 OP2 OR 1 1 1 0 Nhìn vào bảng chân trị ta thấy: lúc hư hay nhiều bóng đèn, ngõ cổng logic OR mức 1, khiến transistor dẫn đèn báo hỏng bóng tableau sáng, báo tài xế biết để khắc phục Trên HÌNH 10.13 trình bày sơ đồ đấu dây lamp failure xe Toyota + IG 21 W Light control Switch 21W Tail relay 6W 21W R W/R Y 2F 8F Y/Gr 1F G/O 3F 4F 5F 7F 6F G/Br Br/W 21W Brake Light Y/R 6W 6W 6W Brake SW IG Taillight + HÌNH 10.13- Sơ đồ đấu dây hộp báo hư bóng xe Toyota Trang 104 ... độ, trục tung tương ứng với giá trị điện thế, trục hoành tương ứng với giá trị thời gian, giá trị giúp người sửa chữa suy luận, tìm pan xác nhanh Máy sóng dùng đèn hình (CRT: Cathode Ray Tube):... động cảm ứng dây dẫn dịch chuyển với tốc độ không đổi theo chiều đường điện thơng có mật độ điểm Tuy nhiên, chiều chuyển động dây dẫn không giống nhau, lực điện động thay đổi kể tốc độ không thay... CHIỀU v Dịng điện xoay chiều dịng điện có chiều giá trị biến đổi theo thời gian, thay đổi thường tu? ??n hồn theo chu kỳ định HÌNH 3.1- Các dịng điện xoay chiều hình sin, xung vng xung nhọn 3.1.1