(TIỂU LUẬN) báo cáo THỰC tập cơ sở THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH đếm 4 BIT

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -□□ □□ - BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ SỞ: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM BIT GVHD : ĐẶNG VĂN HẢI SVTH : Nguyễn Trường Phước ( DT03 Lê Trung Kiên ( DT030123) Hà Nội, ngày 06 tháng 07 năm 2022 LỜI NÓI ĐẦU Thực tập q trình khơng thể thiếu sinh viên trước trường sinh viên ngành kĩ thuật Quá trình thực tập hội để tiếp xúc với công việc tới định hướng cho bước sau trường Quá trình thực tập trải nghiệm trình tìm việc sau Những kiến thức nhà trường chưa đủ để bước vào thử thách công việc sống Thực tập hội tốt để có thêm hiểu biết định ngành nghề theo học cho cơng việc sau Lời cảm ơn cho em gửi đến thầy cô giảng dạy trường Học Viện Kĩ Thuật Mật Mã người truyền dạy cho em nhiều kiến thức hay, có ích.Tiếp đến cho em gửi lời cảm ơn đến thầy Đặng Văn Hải giảng viên trực tiếp dạy đồng người hướng dẫn báo cáo Thực Tập Cơ Sở bọn em Nhờ có thầy mà bọn em xây dựng hồn thành báo cáo MỤC LỤC Table of Contents LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Chương I.Tổng quát báo cáo thực tập sở 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mục tiêu 1.3Nội dung nghiên cứu báo cáo 1.4Bố cục báo cáo Chương II Cơ sở lý thuyết A TỔNG QUAN MẠCH SỐ 2.1Mạch IC 7493: Đếm bit 2.1.1Giới thiệu IC đếm nhị phân 74LS 2.1.2Đặc tính đếm nhị phân 74LS93 2.1.3Thông số kỹ thuật 74LS93 2.1.4Cách hoạt động đếm kỹ thuật 2.1.5Sơ đồ mạch bên 74LS93 2.2Mạch giải mã IC 74LS48 2.2.1Giới thiệu giải mã 74LS48 2.2.2Sơ đồ sơ đồ chân 74LS48 2.2.3Các đặc tính 74LS48 giải mã BCD s 2.2.4Thông số kỹ thuật 74LS48 2.2.5Các sử dụng nơi ứng dụng 74LS4 2.2.6Các ứng dụng khác 2.3 Mạch Led đoạn 2.3.1Nguyên lý hoạt động LED tha 2.3.2Biểu diễn số Led 2.3.3Bảng chân lý Led 2.3.4Phân loại LED đoạn 2.3.5Ứng dụng LED th 2.4Khối tạo xung IC7400 B TỔNG QUAN MẠCH TƯƠNG TỰ 2.1 Khối nguồn 2.2 Khối dao động hồi tiếp cầu viên 30 Chương III Thiết kế mạch 35 3.1 Mô mạch tương tự multilsim 35 3.2 Mạch thực tế 35 3.3 Mạch đếm bit .37 3.3.1 Hoạt động .37 Chương IV Tổng kết .38 4.1 Kết 38 4.2 Nhận xét 38 Chương I.Tổng quát báo cáo thực tập sở 1.1 Giới thiệu chung Trong sống, điện tử viễn thông đóng vai trị quan trọng Việc đào tạo kỹ sư ngành điện tử viễn thơng có vai trị quan trọng khơng Ngày theo đà phát triển xã hội mà điều kiện học tập sinh viên nói chung sinh viên ngành điện tử viễn thơng nói riêng có nhiều cải thiện thuận lợi Ngành điện tử viễn thông ngành có nhiều triển vọng xã hội tương lai.Chính em nhiều bạn sinh viên khác chọn ngành điện nghề nghiệp sau Sinh viên Học Viện Kĩ Thuật Mật Mã sinh viên trường kỹ thuật điều kiện thực hành quan trọng cần thiết Chính nhà trường tạo điều kiện cho sinh viên bọn em làm quen với thiết bị,mạch điện tử,được trực tiếp sử dụng,cũng tìm hiểu rõ công dụng cấu tạo chúng để phục vụ cho công việc trang bị đầy đủ hành trang kiến thức cho tương lai.Dưới hướng dẫn thầy giáo chủ nhiệm Đặng Văn Hải chúng em thưc tốt tập sở 1.2 Mục tiêu Được tiếp xúc sử dụng thiết bị điện tử,linh kiện điện tử,được trực tiếp tìm hiểu cấu tạo cách sử dụng chúng.Trang bị kiến thức mạch,linh kiện điện tử để phục vụ cho môn học sau phát huy kiến thức học để phục vụ công việc cho tương lai 1.3 Nội dung nghiên cứu báo cáo NỘI DUNG 1: Tìm hiểu tham khảo tài liệu, giáo trình, nghiên cứu chủ đề, nội dung liên quan đến đề tài NỘI DUNG 2: Dựa liệu thu thập được,tiến hành vẽ mạch mô multilsim NỘI DUNG 3: Tiến hành lắp mạch thực tế,tìm hiểu rõ nguyên lý,cấu tạo mạch,đo số liệu NỘI DUNG 4: Tiến hành so sánh đánh giá kết dựa mạch mô thực 1.4 Bố cục báo cáo Chương 1: Tổng quan Chương trình bày lí chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu bốc cục Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương trình bày lý thuyết có liên quan đến vấn đề mà đề tài dùng để mô lắp ráp mạch Chương 3: Thiết kế mạch Chương trình bày phần thiết kế mơ mạch multilsim Chương 4: Tổng kết Chương đưa nhận xét so sánh kết mạch mô mạch thực tế lắp ráp Chương II Cơ sở lý thuyết A TỔNG QUAN MẠCH SỐ 2.1 Mạch IC 7493: Đếm bit 74LS93 SN74LS93 đếm nhị phân bit Bộ đếm có vai trị thiết bị điện tử Đầu đếm sử dụng nhiều thiết bị đếm xung tạo ngắt, v.v Bộ đếm có hai dạng đếm Khơng đồng Đồng Cả hai loại đếm sử dụng flip flops để đếm chữ số nhị phân 2.1.1 Giới thiệu IC đếm nhị phân 74LS93 Ở nói 74LS93 đếm bốn bit Nó bao gồm flip flops JK hoạt động o xung đầu vào đưa xung đầu vào Chúng ta sử dụng vi điều khiển IC hẹn cho đầu vào xung IC 74LS93 có hai chân reset, hai chân Clock bốn chân đầu IC tạo thành từ hai đếm, đếm mod 2, đếm khác đếm mod Toàn vi mạch cho đầu bit đếm từ đến 15 hệ nhị phân Điều tương thích với thiết bị vi điều khiển dạng giao tiếp TTL Nó có nhiều dạng package DIP, SMD với tất 14 chân Bộ đếm nhị phân 74L93 có khả bảo vệ bên khỏi ngắt tốc độ cao Hình 2.1 Hình ảnh IC 74LS193 Hình 2.2 Sơ đồ chân 74 Châ Mô tả n ~ IC bao gồm nhiều đếm mod, Chân CP mod Đó chân tích cực mức THẤP MR Chân chân reset dùng để đặt lại b chân tích cực mức cao MR Chân chân reset thứ hai sử d mức cao NC Chân gọi chân NC (khơng k bên IC Nó sử dụng VC Chân chân cấp nguồn cho IC C NC Chân chân chân không k NC Chân chân chân không k Q2 Chân chân đầu IC Đầu ba liệu nhị phân bit Q1 Chân chân đầu Nó GN Chân 10 chân nối đất D Q3 Chân 11 chân đầu Nó l Q0 Chân 12 chân đầu Nó NC Chân 13 chân không kết nối củ ~ Chân 14 chân đầu vào thứ hai IC Nó sử dụng để cung cấp CP xung cho đếm mod hai vi mạch Chân kết nối trực tiếp với Clock flip flop JK Q0 2.1.2 Đặc tính đếm nhị phân 74LS93 Nó sử dụng đếm bit đơn giản Nó có nhiều dạng package với tất 14 chân, PDIP, GDIP PDSO Xung clock cấp định thời định thời 555 với vi điều khiển IC có tốc độ nhanh gần 32MHz lạnh thiết bị công nghiệp máy hàn, biến tần, khởi động mềm… Do số chức mạch chỉnh lưu kể là: + Được áp dụng làm nguồn điện áp chiều, làm nguồn điện chiều có điều khiển cho thiết bị mạ, hàn chiều + Nguồn điện cho động điện chiều, nguồn cung cấp cho mạch kích từ máy điện chiều máy điện đồng + Dùng chuyển đổi điện xoay chiều thành dạng chiều để truyền tải xa + Chức mạch chỉnh lưu dùng thiết bị biến tần Inverter để dùng cho truyền động điện động xoay chiều  Các loại mạch chỉnh lưu thông dụng Mạch chỉnh lưu nửa chu kì - Mạch chỉnh lưu nửa chu kì (bán kì) mạch gồm điốt mắc nối trực tiếp với tải Như ta biết đặc điểm diode van chiều Nên điốt sử dụng mạch chỉnh lưu bán kì để chuyển điện áp xoay chiều thành chiều: + Ở nửa chu kỳ dương, điôt phân cực thuận, dịng điện → điơt Đ → Rtải →2 + Ở nửa chu kỳ âm, điôt bị phân cực ngược khơng có dịng qua tải 25 Hình 2.3.4 : Mạch chỉnh lưu nửa chu kì Mạch chỉnh lưu nửa chu kì Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ mạch biến đổi từ điện áp xoay chiều AC thành chiều DC sử dụng điốt Mỗi điốt luân phiên dẫn điện nửa chu kỳ điện áp nguồn tạo điện áp ngõ chỉnh lưu chu kỳ  + Nguyên lý hoạt động: Nhận xét: Hình vào dạng sóng diode ta thấy Diode D1 dẫn điện bán kỳ dương diode D2 dẫn điện bán kỳ âm Dạng sóng điện áp nguồn điện trường hợp giống với mạch chỉnh lưu toàn cầu pha + Ở bán kỳ dương: Diode D1 phân cực thuận nên dẫn điện, D2 bị phân cực ngược Dòng điện lúc qua D1, qua R nên điện áp hai đầu tải với điện áp cuộn thứ cấp Vo = Vs + Ở bán kỳ âm: Diode D2 dẫn điện D1 ngưng dẫn, dòng điện qua D2, qua tải Do chiều dịng điện qua tải bán kỳ dương nên áp tải ngược giá trị với áp nguồn Vo = -Vs > Hình 2.3.5 : Mạch chỉnh lưu nửa chu kì 26 Mạch chỉnh lưu tồn sóng ( Chỉnh lưu cầu ) Mạch chỉnh lưu cầu chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng chiều (DC) để giúp điều chỉnh đầu vào AC thành đầu DC Cầu chỉnh lưu sử dụng rộng rãi mạch nguồn cung cấp điện áp DC cần thiết cho thiết bị linh kiện điện tử Tùy thuộc vào yêu cầu tải để lựa chọn chỉnh lưu cho phù hợp Các thơng số tính đến như: Thơng số linh kiện, điện áp cố, dải nhiệt độ, dòng điện chạy qua mạch, dòng chuyển tiếp, yêu cầu lắp đặt,…Và số thơng số khác tính đến q trình chọn nguồn cung cấp chỉnh lưu cho mạch điện tử thích hợp Hình 2.3.5: Mạch chỉnh lưu cầu  Ngun lý hoạt động Trong nửa chu kỳ đầu từ – π, điện áp Vin > với cực tính dương hình bên Ta thấy nhóm D1, D3 điện áp cực dương điốt D1 lớn D3, D1 dẫn Cịn nhóm D2, D4 cực âm điốt D2 nhỏ D4, điốt D2 dẫn => Ở nửa chy kỳ đầu điốt D1, D2 dẫn điốt D3, D4 bị phân cực ngược Dòng điện cực dương nguồn qua D1, qua tải qua D2 trở cực âm nguồn Trong nửa chu kỳ (π – 2π) điện áp Vin < với cực tính nguồn đảo lại (hình bên dưới) Một cách tương tự ta thấy điốt D3, D4 dẫn, điốt D1, D2 bị phân cực ngược Dòng điện từ cực dương nguồn qua D3, qua tải qua D4 để trở cực âm nguồn 2.2.1.3 Mạch lọc nguồn 27 Mạch lọc nguồn mạch có mạch nguồn chiều, thực sau chỉnh lưu trước ổn áp, giúp san độ gợn sóng điện áp Mạch lọc nguồn có cấu tạo gồm tụ hóa cuộn cảm Các tụ có điện dung cao tốt Cuộn cảm có trị số điện cảm cao tốt Chúng mắc theo kiểu chữ N (xem hình) Tuy nhiên, muốn đơn giản, bỏ tụ thứ hai.2 Dưới số cách tăng chất lượng mạch Hình 2.3.6 : Mạch lọc dùng tụ điện Nếu xử lý qua mạch chỉnh lưu ta thu điện áp chiều biến đổi Nếu khơng lọc điện áp nhấp nhô dùng vào cho cách mạch điện tử Ở mạch nguồn cần phải lắp thêm tụ lọc có trị số từ vài trăm µF đến vài ngàn µF vào sau cầu Diode chỉnh lưu Khi thực cơng tắc K mở, dịng mạch chỉnh lưu khơng có tụ lọc tham gia Do đó, điện áp có dạng hình sin biến đổi nhấp nhơ Việc cơng tắc K đóng, mạch chỉnh lưu tụ C1 tham gia mạch lọc nguồn dc Bạn nhận điện áp đầu lọc tương đối phẳng Nếu tụ C1 có điện dung lớn điện áp đầu phẳng, với tụ C1 nguồn thơng thường có trị số khoảng vài ngàn µF Ở mạch chỉnh lưu, có tụ lọc mà khơng có tải dịng tải tiêu thụ công xuất không đáng kể 2.2.1.4 Mạch nguồn ổn áp 28 Mạch ổn áp mạch có chức tạo hay trì điện áp ổn định đầu vào thay đổi khoảng dài rộng Ta hiểu đơn giản mạch ổn áp ln ln có điện áp đầu ổn định điện áp đầu vào có thay đổi Ngồi nhiệm vụ ổn định điện áp, tùy theo loại mà máy ổn áp cịn có thêm tính hữu ích khác Nhằm nâng cao an toàn sử dụng thiết bị, như: Bảo vệ dòng; Bảo vệ áp; Mạch trễ; Mạch Autoreset Khi sử dụng ổn áp, chất lượng cung cấp điện cho thiết bị cải thiện Góp phần bảo vệ an toàn nâng cao tuổi thọ cho thiết bị  Phân loại : Nguồn ổn áp tham số Mạch ổn áp tạo áp cố định cung cấp cho mạch dị kênh Từ nguồn khơng cố định thơng qua điện trở hạn dịng gim Dz để lấy điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kênh Khi thiết kế mạch ổn áp ta cần tính tốn điện trở hạn dòng cho dòng điện ngược cực đại qua D phải nhỏ dịng mà Dz chịu Hình 2.3.7 :Nguồn ổn áp tham số  Tính Tốn : Với RT = ∞ 29 Mạch nguồn ổn áp dùng transistor Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm đơn giản nhược điểm mạch nguồn ổn áp cho dòng điện nhỏ (≤ 20mA) Để tạo điện áp cố định cho dòng điện mạnh nhiều lần người ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng sơ đồ H Hình 2.3.8 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch ổn áp dùng transistor Nguyên lý hoạt động : Giả sử điện áp vào tăng điện áp tăng dòng điện qua diode tănglàm cho điện áp điện trở R tăng, dẫn tới điện áp UBE giảm làm cho T bớt dẫn, điện áp UCE tăng làm điện áp giảm Mạch ổn áp tuyến tính (mạch ổn áp theo kiểu bù)  Phần điều  Phần điện áp chuẩn (tạo điện Uch) từ Diode zener 30  Phần Phần tử lấy mẫu (tạo điện áp Um biến theo điện áp vào Uvào )  Phần Phần tử so sánh nhiệm vụ so sánh điện áp chuẩn điện áp mẫu đưa đưa điện áp sai lệch (USL) đưa đến phần tử điều chỉnh bù lại điện áp sai lệch Hình 2,3,9 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch ổn áp tuyến tính \ => Từ biểu thức điện áp ta nhận thấy điện áp không phụ thuộcvào điện áp vào Điện áp không đổi điện áp vào thay đổi 2.2 Khối dao động hồi tiếp cầu viên 2.2.2.1 Nguyên lý hoạt động mạch cầu viên - Mạch cầu Wien sử dụng mạch xoay chiều để xác định giá trị tần số chưa biết Cầu đo tần số từ 100Hz đến 100kHz Độ xác cầu nằm khoảng 0,1 đến 0,5 phần trăm Cầu sử dụng cho ứng dụng khác đo điện dung, phân tích biến dạng hài dao động tần số HF - Cầu Wien nhạy cảm với tần số Do đó, khó để có điểm cân Điện áp nguồn đầu vào không hồn tồn hình sin có số sóng hài 31 Sóng hài điện áp nguồn làm xáo trộn điều kiện cân cầu Để khắc phục vấn đề này, lọc sử dụng cầu Bộ lọc mắc nối tiếp với báo mức không (null detector) Đối với tần số 1MHz, dao động RC thiết thực loại LC kích thước vật lý chi phí cuộn cảm tụ điện yêu cầu tần số thấp - Cũng dạng dao động dịch pha Mạch thường dùng op-amp ráp theo kiểu khuếch đại không đảo nên hệ thống hồi tiếp phải có độ lệch pha 0 Mạch hình 10.8a hệ thống hồi tiếp hình 10.8b - Bộ giao động RC có mạch RC giai đoạn , bao gồm tụ điện không phân cực hai điện trở lọc thông cao lọc thông thấp Một điện trở tụ điện mắc nối tiếp , điện trở tụ điện mắc song song Hình 2.4 : Khối giao động hồi tiếp cầu viên Hai điện trở tụ điện sử dụng tầng mạch lọc thông cao mạch lọc thông thấp kết nối với sản phẩm lọc thơng dải tích lũy phụ thuộc tần số tầng thứ tự 32 2.2.2.2 Nguyên lý mạch giao động hồi tiếp cầu viên kết hợp với khuếch đại thuật tốn Hình 2.5 : Mạch giao động hồi tiếp cầu viên kết hợp KĐTT - Mạch sử dụng khuyếch đại thuận mạch khuếch đại thuật toán Ban đầu cấp nguồn điện chiều , khiến điện áp phần tử biến thiên từ sinh điện áp tạp âm - Điện áp tạp âm kết hợp với hồi tiếp dương tạo tín hiệu hồi tiếp 1/3 tín hiệu đầu khuếch đại Tín hiệu hồi tiếp kết hợp vào tín hiệu đầu vào làm cho đầu lớn dần lên theo thời gian lại hồi tiếp trì Khơng hồi tiếp dương mà có hồi tiếp âm tín hiệu tín hiệu tắt dần 33 Giống hình tạo giao động lớn biến dạng 2.2.2.3 Tính tốn thơng số mạch dao động cầu viên Kht = Trong R1 = R2 = R; C1 = C2 = C ta có : Kht = 3+ j (WRC− Đặt α = ωRC wRC )  Kht = √9+¿¿¿ ; 34 φht f dd = arctg(α− = 35 Chương III Thiết kế mạch 3.1 Mô mạch tương tự multilsim 3.2 Mạch thực tế 36 37 3.3 Mạch đếm bit 3.3.1 Hoạt động Mạch đếm nhị phân bit gồm khối: Khối tạo xung clock: tạo tín hiệu xung clock để cấp CKA IC 7493 giúp mạch đếm nhị phân bit hoạt động Khối đếm nhị phân bit hoạt động theo giản đồ sau: (Ta quy định giá trị nhị phân QA bit có trọng số nhỏ QD bit có trọng số lớn nhất) Bộ đếm mod (JK-FFA) vào sườn dương xung Clock để định giá trị cho đầu QA Bộ đếm mod (JK-FFB, JK-FFC, JK-FFD) vào sườn âm Clock tín hiệu trước để định giá trị đầu 38 Chương IV Tổng kết 4.1 Kết Kết so với thực tế gần giống mô phần mềm NI Mutisim Trong trình làm chúng em tìm hiểu - Nghiên cứu hiểu nguyên lý IC 74LS93 IC 74LS48 - Nghiên cứu nguyên lý LED đoạn - Sử dụng phần mềm NI Mutisim - Tính tốn chọn nguồn phù hợp cho hệ thống 4.2 Nhận xét Trong lần thực tập chúng em hiểu nguyên lý thực kĩ phù hợp với công việc tương lai Bên cạnh điều làm nhiều hạn chế kĩ phải rèn luyện nhiều 39 ... so sánh kết mạch mô mạch thực tế lắp ráp Chương II Cơ sở lý thuyết A TỔNG QUAN MẠCH SỐ 2.1 Mạch IC 749 3: Đếm bit 74LS93 SN74LS93 đếm nhị phân bit Bộ đếm có vai trị thiết bị điện tử Đầu đếm sử... nghiên cứu báo cáo 1.4Bố cục báo cáo Chương II Cơ sở lý thuyết A TỔNG QUAN MẠCH SỐ 2. 1Mạch IC 749 3: Đếm bit 2.1.1Giới thiệu IC đếm nhị phân 74LS 2.1.2Đặc... arctg(α− = 35 Chương III Thiết kế mạch 3.1 Mô mạch tương tự multilsim 3.2 Mạch thực tế 36 37 3.3 Mạch đếm bit 3.3.1 Hoạt động Mạch đếm nhị phân bit gồm khối: Khối tạo xung clock: tạo tín hiệu xung clock