Giáo trình Lắp ráp, sửa chữa mạch xung số (Nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính Trình độ Trung cấpCao đẳng)

UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH XUNG SỐ NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP RÁP MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP - CAO ĐẲNG Bình Định TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình biên soạn giáo viên khoa Điện tử trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo giảng dạy nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính trường Cao đẳng Kỹ thuật cơng nghệ Quy Nhơn Mọi hình thức chép, in ấn đưa lên mạng Internet không cho phép Hiệu trưởng trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn vi phạm pháp luật LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính trình độ Trung cấp Cao Đẳng, giáo trình Lắp ráp, sửa chữa mạch xung số giáo trình mơ đun đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logic Trong trình sử dụng giáo trình, tùy 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, giáo viên khoa 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 Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao Đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP Quy Nhơn Biên soạn Nguyễn Văn Đại MỤC LỤC Trang MỤC LỤC BÀI 1: KHẢO SÁT CÁC DẠNG XUNG CƠ BẢN 1.1 Khảo sát dạng xung vuông, xung tam giác 1.2 Khảo sát tác dụng R-C xung vuông BÀI 2: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG TRANSISTOR 11 2.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động không ổn dùng transistor 2.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch đơn ổn dùng transistor BÀI 3: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH DAO ĐỘNG DÙNG VI MẠCH 11 14 17 3.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động không ổn dùng IC 555 3.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch đơn ổn dùng IC 555 17 19 BÀI 4: KHẢO SÁT CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN 21 4.1.Tổng quan mạch tương tự mạch số 4.2 Khảo sát cổng logic AND, OR, NOT 21 23 BÀI 5: KHẢO SÁT CÁC FLIP-FLOP 28 5.1 Khảo sát Flip - Flop R-S 5.2 Khảo sát Flip - Flop J –K 5.3 Khảo sát Flip - Flop T 5.4 Khảo sát Flip - Flop D BÀI 6: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH LOGIC MSI 6.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch mã hóa 6.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch giải mã 6.3 Lắp ráp, sửa chữa mạch ghép kênh 6.4 Lắp ráp, sửa chữa mạch tách kênh BÀI 7: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH ĐẾM VÀ THANH GHI 7.1 Lắp ráp mạch đếm lên không đồng 7.2 Lắp ráp mạch đếm lên module 100 7.3 Lắp ráp, sửa chữa mạch ghi dịch TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 30 33 35 37 37 41 48 50 55 55 57 58 62 GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN Tên mơ đun: Lắp ráp, sửa chữa mạch xung, số Mã mô đun: MĐ 11 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí dạy sau học xong môn học, mô đun chuyên môn linh kiện điện tử, đo lường điện, điện tử học trước học mô đun chuyên sâu vi xử lý, PLC - Tính chất: mơ đun cung cấp cho học viên kiến thức kỹ thuật xung kỹ thuật số Mục tiêu mô đun: Sau học xong mơ đun học viên có lực: - Kiến thức: + Phát biểu khái niệm xung điện, 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 + Phát biểu khái niệm kỹ thuật số, cổng logic Kí hiệu, nguyên lí hoạt động, bảng thật cổng lôgic + 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 - Kỹ năng: + Khảo sát dạng xung + Lắp ráp, kiểm tra mạch tạo xung xử lí dạng xung + Lắp ráp, kiểm tra mạch số panel thực tế - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Thái độ tư duy, tích cực rèn luyện kiến thức, kỹ lớp; + Có ý thực tự giác, chủ động tự tìm hiểu nâng cao kiến thức, kỹ thực hành hướng dẫn giáo viên Nội dung mô đun: Số Tên mô đun TT Bài 1: Khảo sát dạng xung Bài 2: Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động dùng Transistor Bài 3: Lắp ráp, sửa chữa mạch dao động dùng vi mạch Bài 4: Khảo sát cổng logic Bài 5: Khảo sát Flip-Flop Bài 6: Lắp ráp, sửa chữa mạch logic MSI Bài 7: Lắp ráp, sửa chữa mạch đếm ghi Tổng cộng Thời gian (giờ) TS LT TH KT 2 10 14 14 14 27 90 6 30 8 10 18 58 0 BÀI 1: KHẢO SÁT CÁC DẠNG XUNG CƠ BẢN Mã bài: MĐ14-01 Thời gian: (LT: 2, TH: 2, Tự học: 0) Giới thiệu: - Các tín hiệu điện có biên độ thay đổi theo thời gian chia làm hai loại tín hiệu liên tục tín hiệu gián đoạn Tín hiệu liên tục cịn gọi tín hiệu tuyến tính hay tương tự, tín hiệu gián đoạn cịn gọi tín hiệu xung số - Tín hiệu sóng sin xem tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu liên tục, ta tính biên độ thời điểm Ngược lại tín hiệu sóng vng xem tín hiệu tiêu biểu cho loại tín hiệu gián đoạn biên độ có hai giá trị mức cao mức thấp, thời gian để chuyển từ mức biên độ thấp lên cao ngược lại ngắn xem tức thời - Một chế độ mà thiết bị điện tử thường làm việc chế độ xung Mục tiêu: - Trình bày khái niệm xung điện, dãy xung; - Giải thích tác động linh kiện thụ động đến dạng xung; - Khảo sát dạng xung bản; - Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp Nội dung: 1.1 Khảo sát dạng xung vuông, xung tam giác 1.1.1 Lý thuyết liên quan - Định nghĩa xung điện - Xung tín hiệu tạo nên thay đổi mức điện áp hay dòng điện khoảng thời gian ngắn, so sánh với thời gian độ mạch điện mà chúng tác động Thời gian độ thời gian để hệ vật lý chuyển từ trạng thái vật lý sang trạng thái vật lý khác - Các tín hiệu xung sử dụng rộng rãi mạch điện tử: truyền thông, công nghệ thông tin, vô tuyến, hữu tuyến… Một số dạng xung bản: Hình 1.1a Tín hiệu sin Asin  t Hình 1.1b Tín hiệu xung vng Hình 1.1c Tín hiệu xung tam giác - Các thơng số xung điện dãy xung Tín hiệu xung vng hình 1.2 tín hiệu xung vng lý tưởng, thực tế khó có xung vng có biên độ tăng giảm thẳng đứng vậy: u u Um 0.9Um tx Um tng Um T A, xung vuông lý tưởng 0.1Um t Δu ttr tđ tx ts t B, xung vuông thực tế Hình 1.2: Dạng xung Xung vng thực tế với đoạn đặc trưng như: sườn trước, đỉnh, sườn sau Các tham số biên độ U m, độ rộng xung tx, độ rộng sườn trước ttr sau ts, độ sụt đỉnh ∆u - Biên độ xung Um xác định giá trị lớn điện áp tín hiệu xung có thời gian tồn - Độ rộng sườn trước ttr, sườn sau ts xác định khoảng thời gian tăng thời gian giảm biên độ xung khoảng giá trị 0.1Um đến 0.9Um - Xung vuông ttr = ts = Với dãy xung tuần hồn ta có tham số đặc trưng sau: - Chu kỳ lặp lại xung T khoảng thời gian điểm tương ứng xung kế tiếp, thời gian tương ứng với mức điện áp cao t x mức điện áp thấp tng , biểu thức (1.1) T = tx + tng (1.1) - Tần số xung số lần xung xuất đơn vị thời gian (1.2) F= T (1.2) - Thời gian nghỉ tng khoảng thời gian trống xung liên tiếp có điện áp nhỏ 0.1Um (hoặc 0.5Um) - Hệ số lấp đầy γ tỷ số độ rộng xung tx chu kỳ xung T (1.3)  tx T (1.3) Do T = tx + tng , ta ln có   - Độ rỗng xung Q tỷ số chu kỳ xung T độ rộng xung tx (1.4) Q T tx (1.4) Trong kỹ thuật xung - số, sử dụng phương pháp số tín hiệu xung với quy ước có trạng thái phân biệt - Trạng thái có xung (tx) với biên độ lớn ngưỡng U H gọi trạng thái cao hay mức “1”, mức UH thường chọn cỡ từ 1/2Vcc đến Vcc - Trạng thái khơng có xung (tng) với biên độ nhỏ ngưỡng UL gọi trạng thái thấp hay mức “0”, UL chọn tùy theo phần tử khóa (tranzito hay IC) - Các mức điện áp dải UL < U < UH gọi trạng thái cấm - Đây dạng xung thực tế, với dạng xung tăng biên độ điện áp có thời gian trễ tr, gọi độ rộng sườn trước Thời gian tương ứng từ 10% đến 90% biên độ U Ngược lại, giảm biên độ điện áp xung có thời gian trễ tf, gọi độ rộng sườn sau Thời gian tương ứng từ 90% đến 10% biên độ U - Xung tam giác có độ rộng đỉnh xung 1.1.2 Trình tự thực - Bước 1: Chọn thiết bị gồm máy sóng, máy phát xung, mạch tạo xung - Bước 2: Đo tín hiệu xung vng + Chọn tín hiệu xung vng từ máy phát xung + Dùng máy sóng đo tín hiệu xung vng + Đọc thơng số tín hiệu xung vng + Vẽ lại tín hiệu dạng sóng vng - Bước 3: Đo tín hiệu xung tam giác + Chọn tín hiệu xung tam giác từ máy phát xung + Dùng máy sóng đo tín hiệu xung tam giác + Đọc thơng số tín hiệu xung tam giác + Vẽ lại tín hiệu dạng sóng tam giác 1.1.3 Thực hành - Sử dụng thiết bị, dụng cụ, vật tư có phịng thực hành - Từng người học hoàn thiện sản phẩm - Thực theo trình tự bước thực - Khảo sát dạng xung vuông, xung tam giác - Thời gian thực 60 phút/lượt - Đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp 1.2 Khảo sát tác dụng R-C xung vuông 1.2.1 Lý thuyết liên quan Mạch vi phân R-C: Hình 1.3: Mạch vi phân RC Điện áp vào tín hiệu xung vng: Khi điện áp vào tín hiệu xung vng có chu kỳ Ti xét tỉ lệ số thời gian τ =RC so với Ti để giải thích dạng sóng theo tượng nạp xả tụ Giả sử điện áp ngõ vào tín hiệu xung vng đối xứng có chu kỳ Ti Nếu mạch vi phân có số thời gian τ nhỏ so với Ti tụ nạp xả điện nhanh nên cho hai xung ngược dấu có độ rộng xung hẹp gọi xung nhọn Như vậy, thỏa điều kiện mạch vi phân mạch RC đổi tín hiệu từ xung vuông đơn cực xung nhọn lưỡng cực Trong đó: τ= R.C số thời gian Hình 1.4: Dạng sóng ngõ vào/ra mạch vi phân RC Mạch tích phân R-C: Hình 1.5: Mạch tích phân RC Khi điện áp vào tín hiệu xung vng có chu kỳ Ti xét tỉ lệ số thời gian τ =RC so với Ti để giải thích dạng sóng theo tượng nạp xả tụ Giả sử điện áp ngõ vào tín hiệu xung vng đối xứng có chu kỳ Ti Nếu mạch tích phân có số thời gian τ=RC nhỏ so với Ti tụ nạp xả nhanh Hình 1.7: Dạng sóng vào/ra mạch tích phân RC 1.2.2 Trình tự thực - Bước 1: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 1.3 + Chọn giá trị R=1kΩ, C= 1uF + Cấp tín hiệu xung vuông từ máy phát hay từ mạch tạo xung - Bước 2: Đo dạng sóng vào/ra + Dùng máy sóng đo tín hiệu dạng sóng ngõ vào, ngõ mạch + Vẽ lại dạng sóng ngõ vào, ngõ + Thay đổi giá trị R, C quan sát dạng sóng ngõ - Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 1.5 - Bước 4: Tương tự bước 1.2.3 Thực hành - Sử dụng thiết bị, dụng cụ, vật tư có phịng thực hành - Từng người học hoàn thiện sản phẩm - Thực theo trình tự bước thực - Khảo sát tác dụng RC xung vuông, xung tam giác - Thời gian thực 60 phút/lượt - Đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp