Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 24 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
24
Dung lượng
545,71 KB
Nội dung
Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước EEA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA TS NGUYỄN TẤN PHƯỚC THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH KỸ THUẬT XUNG LƯU HÀNH NỘI BỘ 2020 -3- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước EEA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH KỸ THUẬT XUNG Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên: Lớp: Nhóm: BẢNG ĐIỂM STT Nội dung Điểm HS Điểm HS Ngày học Các phương pháp đổi dạng xung ½ ca Mạch đa hài lưỡng ổn ½ ca Mạch đa hài đơn ổn ½ ca Mạch đa hài phi ổn ½ ca Mạch tạo xung dùng OP-AMP Mạch tạo xung dùng IC 555 Mạch Schmitt Trigger Điểm thi cuối môn Nhận xét đánh giá Giáo viên hướng dẫn: Chữ ký Giáo viên: -4- Ghi Thực hành Kỹ thuật xung Bài Nguyễn Tấn Phước CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI DẠNG XUNG MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ ứng dụng mạch tích phân vi phân kỹ thuật tạo xung YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt tác dụng mạch tích phân, mạch vi phân để biến đổi dạng xung THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: Khảo sát điện áp vào tín hiệu xung vng Khi điện áp vào tín hiệu xung vng có chu kỳ TI xét tỷ lệ số thời gian = RC so với TI, để giải thích dạng sóng theo tượng nạp xả tụ Hình 1.1: Dạng sóng vào mạch tích phân Hình 1.2: Dạng sóng vào mạch vi phân THỰC TẬP: 5.1 Mạch tích phân: 1- Tạo mạch tích phân có R = 1k, C= 10F Xác định tần số xung vuông ngõ vào để có xung cưa lý tưởng ngõ Thí nghiệm thực tế máy phát sóng dao động ký -5- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Hình 1.3: Mạch tích phân Tần số xung vuông: f = Hz Nhận xét: vẽ dạng sóng vào 2- Thí nghiệm lại với mạch tích phân có R = 100k, C= 0,1F Tần số xung vuông: f = Hz Nhận xét: vẽ dạng sóng vào 5.2 Mạch vi phân: 1- Tạo mạch vi phân có R = 1k, C= 0,1F Xác định tần số xung vng ngõ vào để có xung nhọn ngõ Thí nghiệm thực tế máy phát sóng dao động ký Hình 1.4: Mạch vi phân Tần số xung vuông: f = Hz -6- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Nhận xét: vẽ dạng sóng vào 2- Thí nghiệm lại với mạch vi phân có R = 10k, C= 0,01F Tần số xung vuông: f = Hz Nhận xét: vẽ dạng sóng vào - -7- Thực hành Kỹ thuật xung Bài Nguyễn Tấn Phước MẠCH ĐA HÀI LƯỠNG ỔN MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài lưỡng ổn dùng transistor, điện áp chân dạng sóng có xung kích U CẦU: Sinh viên phải xác định trạng thái mạch dựa vào điện áp chân transistor mạch THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: 4.1 Sơ đồ loại mạch Flip-Flop: Hình 2.1: Mạch Flip-Flop VCC = 12V; RC = 1,5kΩ → 2,2kΩ RB = 22kΩ → 33kΩ 4.2 Các công thức: Khi transistor bão hịa ta có: VC1 = VCEsat 0,2V VB1 = VBEsat 0,8V Suy dịng điện IC1 IB1 theo cơng thức: IC1 = VCC VCEsat 12 0,2 = 5,36mA RC1 2,2.10 IB1 = VCC V BEsat V BEsat V BB 12 0,8 0,47mA RC R1 R B1 2,2.10 22.10 THỰC TẬP: 5.1 Mạch FF có mạch kích bên: Lắp mạch Flip-Flop nguồn đơn 12V dùng mạch kích bên, có RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k Đo điện áp chân hai trạng thái: 1- T1 bão hoà- T2 ngưng dẫn VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V ; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: -8- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước 2- T1 ngưng - T2 bão hoà VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V ; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: + 12V R C1 R C2 R B2 R B1 D1 VCC = 12V; RC = 1,5kΩ D2 R2 R1 → 2,2kΩ RB = 22kΩ → 33kΩ C2 C1 V in Hình 2.2: Mạch Flip-Flop nguồn với mạch kích bên V in2 5.2 Mạch FF có mạch kích đếm: Hình 2.3: Mạch F-F có ngõ kích đếm Lắp mạch Flip-Flop nguồn đơn 12V dùng mạch kích đếm, có RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k Đo điện áp chân hai trạng thái: 1- T1 bão hoà- T2 ngưng dẫn VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V -9- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: 2- T1 ngưng - T2 bão hoà VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V ; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: Dùng xung vng có tần số thấp khoảng vài Hz kích ngõ vào Nhận xét trạng thái hoạt động mạch theo tần số xung kích Nhận xét: - -10- Thực hành Kỹ thuật xung Bài Nguyễn Tấn Phước MẠCH ĐA HÀI ĐƠN ỔN MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài đơn ổn dùng transistor, điện áp chân dạng sóng có xung kích YÊU CẦU: Sinh viên phải xác định trạng thái mạch dựa vào điện áp chân transistor mạch THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: 4.1 Sơ đồ Hình 3.1: Trạng thái ổn định: T1 bão hòa, T2 ngưng dẫn Hình 3.2: Trạng thái tạo xung: T1 ngưng, T2 bão hịa 4.2 Các cơng thức: Để cho mạch đơn ổn hoạt động theo nguyên lý phải thỏa điều kiện T1 bão hòa với: VCC VCEsat VCC RC RC V VBEsat VCC I B1 CC R B1 R B1 I Muốn T1 bão hịa phải có: I B1 C1 (1) (với VCEsat 0,2V) I C1 (2) (với VBEsat 0,8V) (3) sat Thường chọn: I B1 k I C1 ( k hệ số bão hòa sâu k=24) sat 4.3 Cách tính độ rộng xung: nạp = RC1.C xả = RB1.C -11- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Suy độ rộng xung tính theo cơng thức: tx = 0,69 RB1.C Hình 3.3: Mạch đơn ổn dùng nguồn VCC = 12V; RC = 1kΩ → 1,5kΩ RB = 22kΩ → 47kΩ; C = 10F RI = 10kΩ; CI = 0,1µF; Led 10mA THỰC TẬP: 5.1 Lắp mạch đơn ổn dùng nguồn: Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 10F Tính độ rộng xung có xung kích ngõ vào Cơng thức tính độ rộng xung là: tx = 0,69 RB C tx = ……… Đo điện áp transistor trạng thái: 1- T1 bão hoà- T2 ngưng dẫn VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led: 1- T1 ngưng dẫn- T2 bão hoà VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led: Nhận xét: -12- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước 5.2 Lắp mạch đơn ổn độ rộng xung dài Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 100F Tính độ rộng xung có xung kích ngõ vào Cơng thức tính độ rộng xung là: tx = 0,69 RB C tx = ……… Đo điện áp transistor trạng thái: 1- T1 bão hoà- T2 ngưng dẫn VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led: 1- T1 ngưng dẫn- T2 bão hoà VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led: Nhận xét: - -13- Thực hành Kỹ thuật xung Bài Nguyễn Tấn Phước MẠCH ĐA HÀI PHI ỔN MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài đơn ổn dùng transistor, điện áp chân dạng sóng chân B C YÊU CẦU: Sinh viên phải xác định trạng thái mạch dựa vào điện áp chân transistor mạch, tính độ rộng xung đơn ổn THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: Hình 4.1: Trạng thái T1 bão hịa-T2 ngưng Hình 4.2: Trạng thái T1 ngưng-T2 bão hòa VB1 0,8V VCC t C1 xả t1 VC1 +VCC t VB2 0,8V t C1 xả VCC VC2 t2 +VCC t Hình 4-3 : Dạng sóng chân -14- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước THỰC TẬP: 5.1 Lắp mạch phi ổn đối xứng Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 100F Tính chu kỳ xung vng tần số xung T = ……… f = ……… Đo điện áp transistor trạng thái: 1- T1 bão hoà- T2 ngưng dẫn VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led1: -; Led2: 1- T1 ngưng dẫn- T2 bão hoà VC1 = ……………V ; VC2 = ……………V VB1 = ……………V; VB2 = ……………V Cho biết trạng thái Led trạng thái trên: Led1: -; Led2: Cho biết trạng thái Led trạng thái Đếm thời gian đổi trạng thái thực tế so với lý thuyết Nhận xét: 5.2 Lắp mạch phi ổn đối xứng tần số cao Lắp lại mạch với tụ C = 0,1 F Dùng dao động ký để xem dạng sóng chân B C Nhận xét: -15- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước 5.3 Lắp mạch phi ổn thay đổi tần số biến trở +VCC VR RC1 R2 C2 R1 RC2 Hình 4.4: Mạch phi ổn đổi tần số C1 T2 T1 Chọn tụ C = 100F, biến trở có trị số VR = 50k Nhận xét trạng thái Led điều chỉnh biến trở: Dùng dao động ký để xem dạng sóng chân điều chỉnh biến trở VR dùng tụ C = 0,1 F Nhận xét: 5.4 Vẽ dạng sóng chân B C transistor 5.5 Giải thích nguyên lý -16- Thực hành Kỹ thuật xung Bài Nguyễn Tấn Phước MẠCH TẠO XUNG DÙNG OP-AMP MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý tạo xung dùng op-amp sở mạch khuếch đại so sánh, ứng dụng tính nạp xả tụ kết hợp với op-amp để tạo xung vuông xung tam giác YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt nguyên lý hoạt động mạch tạo xung vuông dùng transistor mạch tạo xung vuông dùng Op-Amp THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuậtxung, thực tập khuếch đại thuật toán, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: 4.1 Mạch Flip-Flop dùng Op-Amp: +VCC 100k +VCC + - 10k V01=+VCC 10k S 10k + V02 = 0V 100k +VCC Hình 5-1: Mạch F/F dùng OP-AMP Hình 5-1: Mạch F/F dùng OP-AMP kích đổi trạng thái xung âm kích đổi trạng thái xung dương Cơng tắc S có điểm chung nối masse xem xung âm kích điều khiển F/F Cơng tắc S nối lên nguồn +VCC qua điện trở để kích đổi trạng thái F/F xung dương kích điều khiển F/F Trường hợp này, xung dương phải đưa vào OP-AMP bão hòa dương 4.2 Mạch dao động tích thốt: Chu kỳ tín hiệu tính theo công thức: T RC ln Suy ra, tần số tín hiệu tính theo cơng thức: f = -17- R1 R2 R1 T Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước VINVA t VB VIN+ VA t VB Hình 5.3: Mạch dao động tích VO R VR1 + + C - +VCC t +VCC -VCC -VCC R1 Hình 5-4: Dạng sóng ngõ vào ngõ VR2 Hình 5-5: Mạch dao động tích đổi tần số R2 T 2( R VR1 )C ln R1 2( R2 VR2 ) R1 THỰC TẬP: 5.1 Mạch Flip-Flop: Lắp mạch hình 5.1, kích đổi trạng thái xung âm Đo điện áp ngõ OpAmp trạng thái: Op-Amp bão hoà dương, Op-Amp bão hoà âm: VO1 = …………V; VO2 = …………V Op-Amp bão hoà âm, Op-Amp bão hoà dương: VO1 = …………V; VO2 = …………V Thử kích đổi trạng thái xung dương Đo lại điện áp ngõ Op-Amp trạng thái: Op-Amp bão hoà dương, Op-Amp bão hoà âm: VO1 = …………V; VO2 = …………V Op-Amp bão hoà âm, Op-Amp bão hoà dương: VO1 = …………V; VO2 = …………V -18- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Nhận xét: 5.2 Mạch dao động tích thốt: Lắp mạch dao động tích hình 5.3, chọn R = 22k, C = 0,1F, R1 = 10k, R2 = 5k Dùng dao động ký đo dạng sóng chân In+ , chân In- chân Out Vẽ dạng sóng lên sơ đồ hình 5.3 - -19- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Bài MẠCH TẠO XUNG DÙNG IC 555 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động IC 555, ứng dụng IC 555 mạch tạo xung vuông xung cưa mạch định thời gian YÊU CẦU: Sinh viên phải hiểu cấu trúc IC 555 để phân tích ngun lý hoạt động mạch ứng dụng IC 555 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuật xung, thực tập khuếch đại thuật toán, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký LƯỢC THUYẾT: Chân : GND (nối đất) Chân : Trigger Input (ngõ vào xung nảy) Chân : Output (ngõ ra) NE 555 Chân : Reset (hồi phục) Chân : Control Voltage (điện áp điều khiển) Chân : Threshold (thềm - ngưỡng) Hình 6.1 Chân : Dirchage (xả điện) Chân : + VCC (nguồn dương) +VCC Control Volttage Threshold 5k (2/3)VCC + - R (1/3)VCC F/F 5k + GND 5k NOT Q OUTPUT T2 S T1 VR 1,4V Trigger Input Reset Hình 6.2: Cấu trúc IC 555 -20- OUTPUT Discharge Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước +VCC=12V INạp RA RB IXả 555 R1=1,2k C 0.01 Hình 6.3: Mạch đa hài phi ổn Hình 6.4: Dạng điện áp chân THỰC TẬP: 5.1 Mạch đa hài phi ổn tần số thấp: (có thể sử dụng mơ hình) Lắp mạch phi ổn theo sơ đồ hình 6.3 Chọ tụ C = 47 F, RA = 33k, RB = 33k Tính chu kỳ xung vng ra: T = 0,69 (RA + 2RB) C = Suy tần số xung vuông: f 1 = -T 0,69( R A RB )C -21- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Đo điện áp chân 5, 2-6, 7, 3: V5 = V, V2-6 = V, V7 = V, V3 = V Nhận xét: Nếu dùng dao động ký để đo dạng sóng có nhận xét gì? Giải thích lý cho tượng 5.2 Mạch đa hài phi ổn tần số cao: (có thể sử dụng mơ hình) Thay tụ C = 0,1 F Tính lại tần số dao động mạch: f = -Nếu dùng dao động ký để đo dạng sóng cho nhận xét: Giải thích lý cho khác hai trường hợp: 22- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước 5.3 Mạch đa hài đơn ổn: (có thể sử dụng mơ hình) Lắp mạch đơn ổn theo sơ đồ lý thuyết Chọ tụ C = 47 F, RT = 100k Tính độ rộng xung vng ra: ton = 1,1 RT.C = -Cho xung kích vào chân 2, nhận xét trạng thái Led Có thể dùng volt kế DC để đo theo dõi thay đổi điện áp chân 6, 7, Nhận xét: 5.4 Lắp mạch trì hỗn kiểu đơn ổn theo hình 6.3 Chọ tụ C = 100 F, RT = 220k Tính thời gian trễ: ttrễ = 1,1 RT.C = -Đo điện áp chân 5, 2-6, theo dõi biến thiên điện áp chân này: V5 = -V -V, V2-6 = -V -V, V3 = -V V Cho nhận xét: - -23- Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước Bài MẠCH SCHMITT TRIGGER MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch Schmitt Trigger, nguyên lý mạch đổi từ tín hiệu analog ngõ vào thành tín hiệu digital ngõ YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt cơng thức tính điện áp ngưỡng ngõ vào, hai mức điện áp ngõ THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mơ hình thực tập Kỹ thuật xung, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký VI VTh+ VI VO Schmitt Trigger VTh t Hình 7.1: Mạch Schmitt Trigger VO VOH VOL t Hình 7.2: Dạng điện áp vào điện áp LƯỢC THUYẾT: +VCC RC1 RC2 RB V0 Vi Hình 7-3: Mạch Schmitt Trigger Điện áp vào ngưỡng cao VTH+: VTH RE VCC VCEsat RE 0,8V RC RE Điện áp vào ngưỡng thấp VTH-: T1 T2 VTH -24- VCC VCEsat RE 0,6V RC1 RE Thực hành Kỹ thuật xung Nguyễn Tấn Phước THỰC HÀNH: 5.1 Lắp mạch ST theo sơ đồ hình 7.3 với +VCC = 12V, RC1 = 4,7k, RC2 = 1,5k, RE = 470, RB = 2.2k Tính điện áp ngưỡng cao VTH+ ngưỡng thấp VTH- : VTH+ = V VTH- = V 5.2 Cho VI = 0V Đo điện áp chân hai transistor: VC1 = V VC2 = V VB1 = V VB2 =. V VE1 = V VE2 = V 5.3 Cho Vi VTH+ Đo điện áp chân hai transistor: VC1 = V VC2 = V VB1 = V VB2 =. V VE1 = V VE2 = V 5.4 Cho Vi < VTH- Đo điện áp chân hai transistor: VC1 = V VC2 = V VB1 = V VB2 =. V VE1 = V VE2 = V Nhận xét: - -25- Thực hành Kỹ thuật xung TP Nguyễn Tấn Phước TỦ SÁCH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỦA TÁC GIẢ NGUYỄN TẤN PHƯỚC * GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ KỸ THUẬT 1- Linh kiện điện 2- Mạch điện tử - Tập 3- Mạch điện tử - Tập 4- Mạch số nâng cao 5- Mạch tương tự (tái lần thứ 16) (tái lần thứ 6) (tái lần thứ 5) (tái lần 1) (tái lần thứ 4) * GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1- Linh kiện điều khiển 2- Kỹ thuật xung nâng cao 3- Điện tử ứng dụng công nghiệp- Tập 4- Điện tử công suất 5- Điện tử công suất kỹ thuật số (tái lần thứ 6) (tái lần thứ 6) (tái lần thứ 4) (tái lần thứ 4) (sắp xuất bản) * GIÁO TRÌNH ĐIỆN CƠNG NGHIỆP 1- Kỹ thuật điện đại cương 2- Đo lường điện điện tử 3- Khí cụ điện – điện tử 4- Truyền động điện 5- Trang bị điện điện tử 6- Máy điện (đã xuất bản) (tái lần thứ 3) (đã xuất bản) (đã xuất bản) (đã xuất bản) (đã xuất bản) * GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA 1- Lập trình với PLC Logo, Easy S7-200 2- Lập trình với PLC Zen, CPM2A Inverter Omron 3- Cảm biến -Đo lường điều khiển - Điện tử công suất điều khiển động (tái lần thứ 8) (tái lần thứ 5) (tái lần thứ 3) (sắp xuất bản) * GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 1- Sửa chữa Thiết bị Điện - Điện tử gia dụng 2- Điện Điện tử 3- Điện tử công nghiệp Cảm biến 4- Máy khuếch âm Transistor IC 5- Kỹ thuật Audio Video -26- (đã xuất bản) (đã xuất bản) (đã xuất bản) (đã xuất bản) (đã xuất bản)