ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT KT VINATEX TP HCM 1 TRƯỜNG CAO KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX TP HCM ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 ĐCBG TT[.]
ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM TRƯỜNG CAO KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATEX TP.HCM ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Thành Phố Hồ Chí Minh – 2017 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM BÀI MẠCH NGUỒN I KHẢO SÁT CÁC LOẠI BIẾN THẾ 1.1 Khái niệm Biến áp thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) hay nhiều cuộn thứ cấp ( lấy điện áp sử dụng) quấn lõi từ thép lõi ferit Hình 1.1 Ký hiệu loại máy biến 1.2 Phân loại - Biến áp nguồn Hình 1.2 Biến áp nguồn biến áp nguồn hình xuyến - Biến áp xung cao áp Hình 1.3 Biến áp xung biến áp cao áp Biến áp xung biến áp hoạt động tần số cao khoảng vài chục KHz biến áp nguồn xung, biến áp cao áp, lõi biến áp xung làm ferit, hoạt động tần số cao nên biến áp xung cho công xuất mạnh, so với biến áp nguồn thơng thường có trọng lượng biến áp xung cho cơng suất mạnh gấp hàng chục lần ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM II MẠCH NGUỒN SỬ DỤNG IC ỔN ÁP Mạch chỉnh lưu dùng diode - Mạch chỉnh lưu bán kỳ Hình 1.4 Mạch chỉnh lưu bán kỳ dạng sóng ngõ Chỉnh lưu tồn sóng với biến có điểm Hình 1.5 Mạch chỉnh lưu tồn sóng dạng sóng ngõ Chỉnh lưu tồn sóng dùng cầu diode Hình 1.6 Chỉnh lưu cầu tồn sóng ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp - Mạch nguồn chưa ổn áp: Hình 1.7 Mạch dùng tụ lọc chưa qua IC ổn áp Điện áp ngõ xác định: Vo Vi (Vdc) (1) - Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp nguồn dương: Hình 1.8 Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp họ 78XX + Điện áp ngõ ra: Vo 5(Vdc) + IC ổn áp nguồn dương họ 78XX có chức ổn áp nguồn dương có giá trị XX (Vdc) Bảng 1.1 Họ IC ổn áp 78XX Mã IC Giá trị ổn áp ngõ 7805 +5Vdc 7808 +8Vdc 7809 +9Vdc 7812 +12Vdc 7815 +15Vdc 7824 +24Vdc 7836 +36Vdc ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM - Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp nguồn âm: Hình 1.9 Mạch nguồn sử dụng IC ổn áp họ 79XX + Điện áp ngõ ra: Vo 5(Vdc) + IC ổn áp nguồn âm họ 79XX có chức ổn áp nguồn âm có giá trị XX (Vdc) Bảng 1.1 Họ IC ổn áp 79XX Mã IC Giá trị ổn áp ngõ 7905 -5Vdc 7908 -8Vdc 7909 -9Vdc 7912 -12Vdc 7915 -15Vdc 7924 -24Vdc 7936 -36Vdc * Sơ đồ chân IC ổn áp họ 78XX 79XX Hình 1.10 Sơ đồ chân IC ổn áp họ 78XX, 79XX III Mạch nguồn xung - Trong ứng dụng thực tế board mạch điện, cần sử dụng nhiều nguồn DC từ nguồn DC ngõ vào cần biến đổi nguồn DC ngõ vào thành nguồn DC khác có giá trị biên độ lớn gấp nhiều lần cho nhu cầu tải ngõ phía sau Khi đó, nguồn DC dùng IC ổn áp không đáp ứng ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM - Nguồn xung đáp ứng yêu cầu với hiệu suất nguồn tăng cao tổn thất tiêu hao thấp Hiện nay, nguồn loại sử dụng phổ biến Linh kiện đóng ngắt switch Cuộn dây Biến xung Cầu diode IC tạo dao động băm xung điện áp PWM Hình 1.11 Board nguồn xung Nguồn xung dạng Buck Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý đơn giản mạch nguồn xung dạng Buck - Đây loại nguồn xung có điện áp ngõ nhỏ điện áp ngõ vào VoutVin ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý đơn giản mạch nguồn xung dạng Boot - Mạch gồm nguồn đóng cắt, dùng cuộn cảm tụ điện; điện áp đầu phụ thuộc vào điều biến độ rộng xung PWM giá trị cuộn cảm L - Khi switch “on” dịng qua cuộn cảm tăng nhanh , qua van xuống đất Dịng điện khơng qua diode, tụ lúc phóng điện qua tải, dịng qua tải có chiều hình - Khi switch “off” cuối cuộn dây xuất điện áp điện áp đầu vào; điện áp cộng với điện áp đầu vào qua diode cấp cho tải nạp cho tụ Điện áp đầu lớn điện áp đầu vào - Điện áp đầu phụ thuộc giá trị cuộn cảm để tích lũy lượng nhiều hay thời gian điều biến độ rộng xung (ton/toff) - Diode diode xung công suất ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM BÀI MẠCH KHUẾCH ĐẠI I MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRASISTOR 1.1 Mạch E chung (EC) Cho mạch khuếch đại mắc kiểu E chung hình 2.1; phân tích hoạt động chế độ chiều (chế độ phân cực DC) chế độ hoạt động xoay chiều (chế độ khuếch đại - AC) Hình 2.1 Mạch khuếch đại mắc kiểu E chung 1.1.1 Phân tích chế độ chiều, ngõ vào xoay chiều chưa tác động (Vi), ta có: 10 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG VB R2 R2 R1 3.6k 15 2.5(V ) 3.6k 18k 2.5 0.7 1.8(V ) VCC VE VB VBE IE CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM VE 1.8V 7.5mA RE 240 , ta xem IC ≈ IE VC VCC I C RC 15V 7.5mA.10 3.1k .103 7.5V VCE VCC I C ( RC RE ) 15V 7.5mA.103 (1k .103 240) 15 9.3 5.7V - Tính điểm giới hạn đường tải tĩnh: I C max VCC 15V 0.01204( A) 12.4(mA) RC RE 1k .103 240 VCE max VCC 15V Hình 2.2 Phương trình đường tải tĩnh 1.1.2 Phân tích chế độ xoay chiều, chưa mắc tải Rt - Điện trở xoay chiều tiếp giáp BE: rbe re' 25mV 25mV 3.33 IE 7.5mA - Hệ số khuếch đại chưa mắc tải Rt: Av Vr iC RC RC 1k ' 300 (lần) ' Vv iC re re 3.33 11 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 2.3 Mạch E chung có gắn tải R=1.5kΩ Rt RC 1.5*1 0.6k 600 - rt RC / / Rt Rt RC 1.5 - Hệ số khuếch đại điện áp: Av iC rt rt 600 180 iC re' re' 3.33 - Điện áp tải Rt là: Vr Av Vv 180.10 mV 1.8V pp Vậy mạch khuếch đại mắc kiểu E chung có chức khuếch đại điện áp 1.2 Mạch C chung (CC) Hình 2.4 Mạch khuếch đại mắc kiểu C chung 1.2.1 Phân tích chế độ chiều - Vb R1 5.6 VCC 15 8.15V R1 R2 5.6 4.7 - VE VB VBE 8.15 0.7 7.45V 12 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG - IE CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM VE 7.45 7.45mA Re 1.103 - I C I E 7.45mA - Vce VCC VE 15 7.45 7.55V 1.2.2 Phân tích chế độ xoay chiều - - 25mV 25mV 3.35 IE 7.45mA R R 1.10 rt Re / / Rt t e 909 Rt Re 10 re' - Hệ số khuếch đại điện áp: Av rt 909 0.996 rt re 909 3.35 Công thức cho thấy, mắc Rt hữu hạn khơng ảnh hưởng tới hệ số Av≈1 - Hệ số khuếch đại dòng điện: Ai ic 100 ib - Hệ số khuếch đại công suất: Ap Av Ai 1. Vậy mạch khuếch đại mắc kiểu C chung có chức khuếch đại dịng hay khuếch đại cơng suất 1.3 Mạch B chung (BC) So với mạch E chung mạch C chung mạch B chung sử dụng cho hệ số khuếch đại điện áp hệ số khuếch đại công suất cao hệ số khuếch đại dòng lại nhỏ 13 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 2.5 Mạch khuếch đại mắc kiểu B chung Hình 2.6 Sơ đồ tương đương chiều 1.3.1 Phân tích chế độ chiều - IE VEE VBE 0.7 1.6mA I C 3.3*103 RE (chú ý điện áp chiều cực E VE=-0.7V so với VB=0V) - Điện áp chiều cực C cực B là: VCB VCC I C R C 12V (1.6 *10 3 *3.3*103 ) 12 5.28 6.72V - Dòng ngắn mạch: I C ( ngm ) VCC VEE RC RE 12 2.73mA (3.3 3.3) *103 - Điện áp hở mạch: VCB ( hm ) VCC 12V 1.3.2 Phân tích chế độ xoay chiều - re' 25mV 25mV 15.62 IE 1.6mA - rt RC / / Rt 3.3 / /33 3k - Hệ số khuếch đại điện áp: Av ic rt rt 3k ' 192 ' ic re re 15.62 - Điện áp tải: Vr AvVv 192.10mV 10 3 1.92Vpp II MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN OPAMP 1.1 Mạch khuếch đại đảo 14 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 2.7 Mạch khuếch đại đảo - Hệ số khuếch đại Av Rht 10k 10 R 1k - Điện áp ngõ V0 Av vi 10.1Vpp 10Vpp - Tín hiệu ngõ đảo pha so với tín hiệu ngõ vào 1.2 Mạch khuếch đại khơng đảo Hình 2.8 Mạch khuếch đại không đảo - Hệ số khuếch đại Av Rht 10k 1 11 R 1k - Điện áp ngõ V0 AvVi 11.1 11Vpp 15 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM BÀI MẠCH DAO ĐỘNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ I TỔNG QUAN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG Các mạch tạo xung mạch tạo xung vuông gọi chung mạch dao động đa hài Mạch dao động đa hài dựa vào nạp điện xả điện tụ điện kết hợp với chuyển mạch transistor Có ba loại mạch dao động đa hài là: - Dao động đa hài lưỡng ổn (bistable – multivibrator) gọi mạch lật (mạch flip – flop hay mạch bấp bênh) - Dao động đa hài đơn ổn (monostable – multivibrator) - Dao động đa hài phi ổn (astable – multivibrator) Trong này, ta khảo sát mạch dao động đa hài đơn ổn mạch dao động đa hài phi ổn 1.1 Mạch dao động đa hài đơn ổn sử dụng transistor 16 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 3.1 Trạng thái ổn định, T1 bảo hòa, T2 ngưng dẫn - Trạng thái T1 bảo hòa, T2 ngưng dẫn: trạng thái xảy vừa cấp nguồn cho mạch VCE1=0.2V; VCE2≈VCC; tụ C nạo điện từ Vcc qua Rc2, qua T1 mass; Do VCE1=0.2V nên T2 ngưng dẫn - Trạng thái T1 ngưng dẫn, T2 bảo hịa: xảy kích xung điện áp âm vào VBE2, lúc dòng IC1 đồi chiều chạy từ VCC qua RC1, qua RB2, qua RB nguồn –VBB Điều tạo dịng kích T2 dẫn mạnh đạt trạng thái bảo hòa: VCE2=0.2V, tụ C xả điện qua Rb1 qua TST T2 Transistor T1 ngưng dẫn: VCE1≈Vcc Tụ C xả điện xong tiếp tục nạp điện qua Rc2, T1 bắt đầu dẫn bảo hòa, mạch trở trạng thái đầu Hình 3.2 Trạng thái tạo xung, T1 ngưng dẫn, T2 dẫn bảo hòa 17 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM - Dạng sóng điện áp ngõ Hình 3.3 Dạng sóng ngõ vào mạch đơn ổn - Thời gian tạo xung vng mạch đơn ổn thời gian xả điện tụ C qua RB1 Sau thời gian mạch trở trạng thái ban đầu trạng thái ổn định - Độ rộng xung ngõ tx điện áp Vo=Vc1: t x 0.69* RB1 * C (3.1) - Biên độ xung ra: VC1 RB VCC RB RB1 (3.2) 1.2 Mạch dao động đa hài phi ổn Mạch dao động đa hài phi ổn tạo xung vuông liên tục mà khơng cần xung kích từ bên ngồi 18 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 3.4 Trạng thái T1 dẫn bảo hịa, T2 ngưng dẫn Hình 3.5 Trạng thái T1 ngưng dẫn, T2 dẫn bảo hòa 19 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP.HCM Hình 3.6 Dạng sóng ngõ vào ngõ - Chu kỳ dao động T t1 t2 0.69( RB1.C1 RB C2 ) (3.3) Trong mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có: RB1=RB2=RB C=C1=C2 - Chu kỳ dao động là: T 2*0.69 RB C 1.4 RB C (3.4) - Tần số xung vuông là: f 1 T 0.69( RB1.C1 RB C2 ) (3.5) f 1 T 1.4 RB C (3.6) - Nếu mạch phi ổn đối xứng: II KHẢO SÁT IC555 1.1 Sơ đồ chân cấu trúc IC555 Vi mạch định 555 họ ứng dụng rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực điều khiển kết hợp với linh kiện R C thực nhiều chức định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển linh kiện bán dẫn công suất Transistor, SCR, Triac,… Hình 3.7 mơ tả sơ đồ chân IC555; hình 3.8 mơ tả cấu trúc IC555 20 ...ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP. HCM ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP. HCM BÀI MẠCH NGUỒN I KHẢO SÁT CÁC LOẠI BIẾN THẾ... - Điện áp ngõ V0 AvVi 11.1 11Vpp 15 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP. HCM BÀI MẠCH DAO ĐỘNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ I TỔNG QUAN VỀ MẠCH DAO ĐỘNG Các mạch. .. 15.62 - Điện áp tải: Vr AvVv 192.10mV 10 3 1.92Vpp II MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN OPAMP 1.1 Mạch khuếch đại đảo 14 ĐCBG TT MẠCH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG CAO ĐẲNG KT-KT VINATEX TP. HCM Hình 2.7 Mạch