Đang tải... (xem toàn văn)
Tr�n Văn Đ�i BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XUNG NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 th[.]
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT XUNG NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo định số 546 ngày 11 tháng năm 2020) NĂM 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề, giáo trình Kỹ Thuật Xung giáo trình mơ đun đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 gồm có: Bài MĐ29-01: Các khái niệm Bài MĐ29-02: Biến đổi dạng sóng dùng mạch RLC Bài MĐ29-03: Mạch xén – mạch kẹp Bài MĐ29-04: Mạch dao động đa hài Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian, bổ sung kiến thức trang thiết bị phù hợp với điều kiện giảng dạy Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC MÔ ĐUN KỸ THUẬT XUNG BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 ĐỊNH NGHĨA XUNG ĐIỆN, CÁC THAM SỐ VÀ DÃY XUNG: 1.1.1 Định nghĩa: 1.1.2 Các thông số xung điện dãy xung 1.2 TÁC DỤNG CỦA R, C, L ĐỐI VỚI XUNG CƠ BẢN 1.2.1 Tác dụng R, C xung 1.2.2 Tác dụng mạch R-L xung 1.2.3 Tác dụng mạch R-L-C xung Bài 2: BIẾN ĐỔI DẠNG SÓNG DÙNG MẠCH R,L,C 10 2.1 MẠCH LỌC THÔNG CAO 10 2.2 MẠCH LỌC THÔNG THẤP 12 2.3 CÁC BỘ SUY HAO 14 BÀI 3: MẠCH XÉN – MẠCH KẸP 19 3.1 KHÁI NIỆM: 19 3.2 MẠCH XÉN DÙNG DIODE 19 3.2.1 Mạch xén dương 19 3.2.2 Mạch xén âm 20 3.3 MẠCH XÉN Ở HAI MỨ ĐỘC LẬP 21 3.4 MẠCH KẸP DÙNG DIODE 21 3.4.1 Mạch kẹp mức không: (Mạch điện Hình 3.9) 21 3.4.2 Mạch kẹp mức không: 22 3.5 MẠCH KẸP TẠI CỰC NỀN BJT 23 BÀI 4: MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI 24 4.1 MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI KHÔNG ỔN: 24 4.1.1 Mạch dao động đa hài không ổn dùng tranzisto 24 4.1.2 Mạch dao động đa hài dùng không ổn dùng IC 555 26 2.1.3 Mạch dao động đa hài dùng cổng logic: 28 4.2 MẠCH ĐA HÀI ĐƠN ỔN: 29 4.2.1 Mạch đa hài đơn ổn dùng tranzistor: 29 4.2.2 Mạch đa hài đơn ổn dùng IC NE555: 32 4.2.3 Mạch đa hài dùng cổng logic: 33 4.3 MẠCH ĐA HÀI LƯỠNG ỔN: 34 4.3.1 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng tranzistor: 34 4.3.2 Mạch đa hài lưỡng ổn dùng cổng logic: 36 4.4 MẠCH SCHMITT – TRIGGER: 37 4.2.1 Mạch Schmitt trigger dùng Transistor: .38 4.4.2 Mạch Schmitt trigger dùng cổng logic: 38 MÔ ĐUN KỸ THUẬT XUNG Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun:: Mơ đun bố trí dạy sau học xong môn linh kiện diện tử, đo lường điện tử, điện tử tương tự, điện tử Kỹ thuật xung môn học sở nghành Ðiện – Ðiện tử có vị trí quan trọng tồn chương trình học sinh viên học sinh, nhằm cung cấp kiến thức liên quan đến phương pháp để tạo tín hiệu xung biến đổi dạng tín hiệu xung, phương pháp tính tốn thiết kế cơng cụ tốn học hỗ trợ việc biến đổi, hình thành dạng xung mong muốn… Tính chất môn học: Là mô đun kỹ thuật sở Mục tiêu Mô đun: Sau học xong mơ đun học viên có lực * Về kiến thức: - Phát biểu khái niệm xung điện, hệ thông số xung điện, ý nghĩa xung điện kỹ thuật điện tử - Trình bày cấu tạo mạch dao động tạo xung mạch xử lí dạng xung - Trình bày cấu tao, nguyên lý mạch số thơng dụng như: Mạch đếm, mạch đóng ngắt, mạch chuyển đổi, mạch ghi dịch, mạch điều khiển * Về kỹ năng: - Lắp ráp, kiểm tra mạch tạo xung xử lí dạng xung - Lắp ráp, kiểm tra mạch số panel thực tế * Về thái độ: - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 ĐỊNH NGHĨA XUNG ĐIỆN, CÁC THAM SỐ VÀ DÃY XUNG: Tín hiệu biến đổi đại lượng điện (dòng điện hay điện áp) theo thời gian, chứa đựng thơng tin Tín hiệu chia làm loại: tín hiệu liên tục (tín hiệu tuyến tính) tín hiệu gián đoạn (tín hiệu xung) Trong tín hiệu hình sin xem tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu liên tục ,có đường biểu diễn hình 1-1 Ngược lại tín hiệu hình vng xem tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu khơng liên tục hình 1-2 Hình 1.1: Tín hiệu hình sin Hình 1.2: Tín hiệu hình vng 1.1.1 Định nghĩa: Xung điện tín hiệu điện có giá trị biến đổi gián đoạn khoảng thời gian ngắn so sánh với trình độ mạch điện Xung điện kỹ thuật chia làm loại: loại xung xuất ngẫu nhiên mạch điện, mong muốn, gọi xung nhiễu, xung nhiễu thường có hình dạng (Hình 1.3) (u,t ) (u,t ) (u,t ) t t bản: (u,t) t Hình 1.3: Các dạng xung nhiễu Các dạng xung tạo từ mạch điện thiết kế thường có số dạng (u,t) t (u,t ) t (u,t) t Hình 1.4: Các dạng xung mạch điện thiết kế 1.1.2 Các thông số xung điện dãy xung t a Các tham số xung điện: Dạng xung vuông lý tưởng trình bày U, I off t on Hình 1.5: Các thơng số xung + Độ rộng xung: thời gian xuất xung mạch điện, thời gian thường gọi thời gian mở ton Thời gian khơng có xuất xung gọi thời gian nghỉ t off + Chu kỳ xung: khỏang thời gian lần xuất xung liên tiếp, tính theo cơng thức: T= t on + t off (1.1) Tần số xung tính theo cơng thức: f= thức: T (1.2) + Độ rỗng hệ số đầy xung: - Độ rỗng xung tỷ số chu kỳ độ rộng xung, tính theo công Q= T Ton (1.3) - Hệ số đầy xung nghịch đảo độ rỗng, tính theo công thức: n= Ton T (1.4) Trong thực tế, người ta quan tâm đến tham số này, người ta quan tâm thiết kế nguồn kiểu xung, để đảm bảo điện áp chiều tạo sau mạch chỉnh lưu, mạch lọc mạch điều chỉnh cho mạch điện cấp đủ dòng, đủ công suất, cung cấp cho tải + Độ rộng sườn trước, độ rộng sườn sau: Trong thực tế, xung vng, xung chữ nhật khơng có cấu trúc cách lí tưởng Khi đại lượng điện tăng hay giảm để tạo xung, thường có thời gian tăng trưởng (thời gian độ)nhất mạch có tổng trở vào nhỏ có thành phần điện kháng nên sườn trước sau không thẳng đứng cách lí tưởng Do thời gian xung tính theo công thức: ton = tt + tđ + ts Trong đó: ton: Độ rộng xung tt : Độ rộng sườn trước tđ : Độ rộng đỉnh xung (1.5) ts : Độ rộng sườn sau U,I Sườn trước đỉnh xung Sườn sau t Hình 1.6: Cách gọi tên cạnh xung Độ rộng sườn trước t1 tính từ thời điểm điện áp xung tăng lên từ 10% đến 90% trị số biên độ xung độ rộng sườn sau t2 tính từ thời điểm điện áp xung giảm từ 90% đến 10% trị số biên độ xung Trong xét trạng tháI ngưng dẫn hay bão hòa mạch điện điều khiển Ví dụ, xung nhịp điều khiển mạch logic có mức cao H tương ứng với điện áp +5V Sườn trước xung nhịp tính từ xung nhịp tăng từ +0,5V lên đến +4,5V sườn sau xung nhịp tính từ xung nhịp giảm từ mức điện áp +4,5V xuống đến +0,5V 10% giá trị điện áp đáy đỉnh xung dùng cho việc chuyển chế độ phân cực mạch điện Do mạch tạo xung nguồn cung cấp cho mạch địi hỏi độ xác tính ổn định cao + Biên độ xung cực tính xung: Biên độ xung giá trị lớn xung với mức thềm 0V (U, I)Max (Hình 1.7) Hình mơ tả dạng xung tăng thời gian quét máy sóng Lúc ta thấy vach nằm song song không thấy vạch hình thành sườn trước sườn sau xung nhịp Khi giảm thời gian quét ta thấy rõ dạng xung với sườn trước sườn sau xung 1.2 TÁC DỤNG CỦA R, C, L ĐỐI VỚI XUNG CƠ BẢN 1.2.1 Tác dụng R, C xung Có hai mạch lọc RC mạch lọc thấp qua mạch lọc cao qua Vi R Vo C Hình 2.1: Mạch tích phân Vi C Hình 2.1 b: Đáp ứng tần số Vo R Hình 2.2 b: Đáp ứng tần số Hình 2.2 a: Mạch lọc cao qua Trong hai mạch lọc thấp qua mạch lọc cao qua dùng RC tần số tính theo cơng thức: fc 2RC (1.6) Ở tần số cắt điện áp Vo có biên độ là: Vo Vi (1.7) 1.2.2 Tác dụng mạch R-L xung Người ta dùng điện trở R kết hợp với cuộn cảm L để tạo thành mạch lọc thay cho tụ C Do tính chất L C ngược tần số nên mạch lọc thấp qua cao qua dùng RL có cách mắc ngược lại với mạch RC Vi L R Vi Vo Vo R L Hình 2.3a: Mạch lọc thấp dùng RL Hình 2.3 b: Mạch lọc cao dùng RL Hai mạch lọc thấp qua mạch lọc cao qua dung RL có đáp ứng tần số có dạng giống mạch lọc RC fc R 2L (1.8) 1.2.3 Tác dụng mạch R-L-C xung Trong thực tế, mạch điện không dùng mạch mắc theo RLC mạch xử lý dạng xung, thường sau xử lý xong mạch RLC thường dùng để lọc tín hiệu xử lý bù pha dịng điện, dòng điện hay điện áp qua L, C bị lệch pha góc 900 ngược nhau, nên lúc qua L C dẫn đến chúng lệch góc 1800 Nên dễ sinh tượng cộng hưởng, tự phát sinh dao động Ur L Vi C R Vo r t Hình 2.4: Mạch R-L-C Khi tác động vào mạch đột biến dòng điện, mạch phát sinh dao động có biện độ suy giảm dao động quanh trị số không đổi Ir Nguyên nhân suy giảm do điện trở song song với mạch điện R r làm rẽ nhánh dòng điện ngõ Nếu tần số cộng hưởng riêng mạch trùng với tần số xung ngõ vào làm cho mạch cộng hưởng, biên độ ngõ tăng cao Nếu ngõ vào chuỗi xung thì: - Nếu thời gian lặp lại xung ngắn chu kỳ cộng hưởng biên độ ngõ tăng dần theo thời gian dễ gây áp ngõ vào tầng - Nếu thời gian lặp lại xung với chu kỳ cộng hưởng biên độ tín hiệu ngõ gần với tín hiệu ngõ vào, có dạng hình sin thềm điện áp hìn sin tắt dần, khơng có lợi cho mạch xung số Trong thực tế mạch dùng để lọc nhiễu xung có biên độ cao tần số lớn với điện áp ngõ vào có dạng hình sin ... biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề, giáo trình Kỹ Thuật Xung giáo trình mơ đun đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương... Định nghĩa: Xung điện tín hiệu điện có giá trị biến đổi gián đoạn khoảng thời gian ngắn so sánh với trình độ mạch điện Xung điện kỹ thuật chia làm loại: loại xung xuất ngẫu nhiên mạch điện, mong... Các dạng xung mạch điện thiết kế 1.1.2 Các thông số xung điện dãy xung t a Các tham số xung điện: Dạng xung vng lý tưởng trình bày U, I off t on Hình 1.5: Các thơng số xung + Độ rộng xung: thời