báo cáo kết thúc học phần thực tập tay nghề điện tử chương 1 thiết bị phần mềm và linh kiện thực hành

Các thiết bị cơ bản dùng trong thực hành Mỏ hàn chì và : Dùng để làm chảy chì hàn và tạo ra mối hàn kết nối các linh kiện và mạch điện tử.Hình 1.1 Mỏ hàn điện công suất nhỏ Chì hàn và

BÁO CÁO KẾT THÚC HỌC PHẦNTHỰC TẬP TAY NGHỀ ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Văn Thọ Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đăng Khoa MSSV: 1951050069 Lớp: TD19

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2021

1.2.2 Mô phỏng mạch nguyên lý 11

1.2.3 Vẽ mạch in PCB Layout 14

1.2.4 Mô phỏng Layout 3D 17

1.3 Các linh kiện điện tử cơ bản dùng trong thực hành 18

CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ BẰNG PROTEUS 21

2.1 Mạch dao động 21

2.1.1 Mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912 21

2.1.2 Mạch dao động đa hài 22

2.1.3 Mạch dao động 3 pha xung sine 23

2.2 Mạch tạo xung vuông 25

2.2.1 Mạch tạo xung vuông dùng transistor 25

2.2.2 Mạch tạo xung vuông dùng IC 555 26

2.3 Mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ 28

2.4 Mạch khếch đại 30

2.4.1 Mạch khếch dại công suất 30

2.4.2 Mạch khếch đại âm thanh 31

2.5 Mạch cảnh báo các phòng trong tòa nhà 33

2.6 Mạch điều tốc 34

2.7 Mạch RFID nhận dạng tần số vô tuyến 35

Hình 1.1 Mỏ hàn điện công suất nhỏ 7

Hình 1.7 Đồng hồ đo VOM kỹ thuật số 9

Hình 1.8 Máy hiện sóng Oscilloscope 9

Hình 1.9 Các thiết bị thực hành khác 9

Hình 1.10 Phần mềm Proteus 10

Hình 1.11 Màn hình làm việc chính của phần mềm Proteus 10

Hình 1.12 Truy cập vào Schematic Capture 11

Hình 1.13 Chọn vào thư viện linh kiện 11

Hình 1.14 Tìm kiếm linh kiện theo tên 12

Hình 1.15 Lựa chọn và kết nối các linh kiện 12

Hình 1.16 Thay đổi tên hoặc các thông số cho linh kiện 13

Hình 1.17 Cho chạy mạch nguyên lý 13

Hình 1.18 Vào màn hình vẽ mạch in PCB 14

Hình 1.19 Tạo khung vẽ mạch in PCB 14

Hình 1.20 Sắp xếp các PCB của linh kiện 15

Hình 1.21 Thiết lập các thông số của dây dẫn trong mạch in 15

Hình 1.22 Thiết lập thông số để đi dây tự động 16

Hình 1.23 Phủ đồng cho mạch in 16

Hình 1.24 Hoàn thành mạch in PCB 17

Hình 1.25 Xem Layout 3D 17

Hình 1.26 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của điện trở 18

Hình 1.27 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của biến trở 18

Hình 1.28 Ký hiệu và hình ảnh thực tế các loại tụ điện 18

Hình 1.29 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của cuộn cảm 18

Hình 1.30 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của diode 19

Hình 2.1 Mô phỏng mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912 21

Hình 2.2 PCB Layout mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912 21

Hình 2.3 Layout 3D mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912 22

Hình 2.4 Mô phỏng mạch dao động đa hài 22

Hình 2.5 PCB Layout mạch dao động đa hài 23

Hình 2.6 Layout 3D mạch dao động đa hài 23

Hình 2.7 Mô phỏng mạch dao động 3 pha xung sine 24

Hình 2.8 PCB Layout mạch dao động 3 pha xung sine 24

Hình 2.9 Layout 3D Mạch dao động 3 pha xung sine 25

Hình 2.10 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng transistor 25

Hình 2.11 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng transistor 26

Hình 2.12 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng transistor 26

Hình 2.13 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng IC 555 27

Hình 2.14 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng IC 555 28

Hình 2.15 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng IC 555 28

Hình 2.16 Mô phỏng mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ 29

Hình 2.17 PCB Layout mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ 29

Hình 2.18 Layout 3D mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ 29

Hình 2.19 Mô phỏng mạch khếch đại công suất 30

Hình 2.20 PCB Layout mạch khếch đại công suất 31

Hình 2.21 Layout 3D mạch khếch đại công suất 31

Hình 2.22 Mô phỏng mạch khếch đại âm thanh 32

Hình 2.23 PCB Layout mạch khếch đại âm thanh 32

Hình 2.24 Layout 3D mạch khếch đại âm thanh 33

Hình 2.25 Mô phỏng mạch cảnh báo các phòng trong tòa nhà 33

Hình 2.26 PCB Layout mạch cảnh báo các phòng trong tòa nhà 34

Hình 2.28 Mô phỏng mạch điều tốc 34

Hình 2.29 PCB Layout mạch điều tốc 35

Hình 2.30 Layout 3D mạch điều tốc 35

Hình 2.31 Mô phỏng mạch RFID nhận dạng tần số vô tuyến 36

Hình 2.32 PCB Layout mạch nhận dạng tần số vô tuyến 36

Hình 2.33 Layout 3D mạch RFID nhận dạng tần số vô tuyến 37

Việc thực hiện báo cáo môn học thực tập tay nghề điện tử của em đã được thầy Trần Văn Thọ hướng dẫn hết sức nhiệt tình Mặc dù đã có gắng hết sức nhưng chắc hẳn sẽ không tránh khỏi những sai sót do kiến thức và trình độ vẫn còn hạn chế Rất mong nhận được sự nhận xét và góp ý từ thầy và các bạn để dần hoàn thiện và nâng cao.

1.1 Các thiết bị cơ bản dùng trong thực hành

 Mỏ hàn chì và : Dùng để làm chảy chì hàn và tạo ra mối hàn kết nối các linh kiện và mạch điện tử.

Hình 1.1 Mỏ hàn điện công suất nhỏ

 Chì hàn và nhựa thông: Dung để lắp ráp các linh kiện vào mạch điện tử, thường dùng các loại chì có đường kính khoảng 1mm, loại dễ nóng chảy Trong quá trình hàn thỉnh thoảng ta nên dùng thêm nhựa thông để tăng cường them chất tẩy rửa khi lớp nhựa thong trong chì hàn không đủ.

Hình 1.2 Chì hàn và nhựa thông

 Các loại kiềm: Dùng để cắt gọn chân các linh kiện, nối dây, nếu không có điều kiện dung kềm chuyên dụng thì cây kềm thường sắc bén vẫn đảm nhận được vai trò này.

Hình 1.3 Các loại kềm

Hình 1.4 Máy khoan linh kiện điện tử

 Phíp đồng và dây điện: Dùng phíp đồng để chế tạo mạch in và dùng dây điện để kết nối các linh kiện nối dây ngoài hoặc kết nối mạch in với các thiết bị khác bên ngoài

Hình 1.5 Phíp đồng và dây điện

 Ống hút chì: Là dụng cụ chuyên dùng để loại bỏ mối hàn, khi mối hàn chì được nung chảy thì hút chì sẽ dùng áp suất lớn hút bật giọt chì vào thân của nó.

Hình 1.6 Ống hút chì

 Đồng hồ đo VOM: Là loại máy đo - kiểm các đại lượng cơ bản như điện trở, điện áp, dòng điện, đo thông mạch các loại linh kiện như điện trở, BJT

Hình 1.7 Đồng hồ đo VOM kỹ thuật số

 Máy hiện sóng Osilloscope: Hiển thị ra màn hình sự biến đổi của tín hiệu điện theo thời gian tức thời dưới dạng sóng điện từ hình sin, vuông, răng cưa, tam giác Từ việc quan sát được tín hiệu điện trên máy hiện sóng thì sẽ phân tích được ra các yếu tố liên quan đến tín hiệu đó như tần số, biên độ điện áp, điện áp đỉnh, điện áp hiệu dụng, chu kỳ, đồ rộng xung Qua những thông số đó người kỹ thuật viên sẽ kết luận ra tín hiệu có ổn định không, có đúng kiểu dạng sóng không để đưa ra những giải khắc phục sự cố hợp lý.

Hình 1.8 Máy hiện sóng Oscilloscope

 Các thiết bị khác như dao cắt mica, kéo, giấy nhám, nhựa thông lỏng, thuốc ngâm mạch in, giấy in mạch, kính lúp, nhíp gắp linh kiện

Hình 1.9 Các thiết bị thực hành khác

1.2 Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus1.2.1 Giới thiệu phần mềm

Phần mềm Proteus cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Labcenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.

Hình 1.10 Phần mềm Proteus

Phần mềm Proteus dễ dàng thao tác và thực hiện thiết kế mạch nguyên lý, mô phỏng, thiết kế mạch in PCB, layout 3D với thư viện phong phú và giao diện dễ sử dụng.

Hình 1.11 Màn hình làm việc chính của phần mềm Proteus

1.2.2 Mô phỏng mạch nguyên lý

Tại giao diện chính của phần mềm, ta chọn vào biểu tượng Schematic Capture để vào màn hình làm việc mô phỏng nguyên lý mạch điện.

Hình 1.12 Truy cập vào Schematic Capture

Tại màn hình mô phỏng, chúng ta chọn vào ký hiệu chữ P để truy cập thư viện linh kiện để lấy linh kiện

Hình 1.13 Chọn vào thư viện linh kiện

Ta tìm kiếm các linh kiện bằng ô nhập từ khóa, các tên linh kiện phổ thông chúng ta có thể lên tham khảo trên internet.

Hình 1.14 Tìm kiếm linh kiện theo tên

Chúng ta thực hiện lấy linh kiện và kết nối các linh kiện bằng cách kéo thả chuột.

Hình 1.15 Lựa chọn và kết nối các linh kiện

Ta có thể nhấn đúp chuột vào linh kiện hoặc nhấn chuột phải và nhấn vào Edit propeties để thay đổi tên hoặc thông số của linh kiện cho phù hợp.

Hình 1.16 Thay đổi tên hoặc các thông số cho linh kiện

Ta có thể chọn công cụ Ocsilloscope để hiển thị dạng sóng đầu ra và thực hiện mô phỏng hoạt động của mạch điện bằng nút mô phỏng.

Hình 1.17 Cho chạy mạch nguyên lý

Nếu mạch mô phỏng chạy và không có thông báo cảnh báo thì mạch nguyên lý được chúng ta mô phỏng thành công Có thể chuyển sang vẽ PCB Layout.

1.2.3 Vẽ mạch in PCB Layout

Ta chọn vào biểu tượng PCB Layout để thực hiện vẽ mạch in

Hình 1.18 Vào màn hình vẽ mạch in PCB

Sau đó chúng ta vẽ khung mạch in bằng biểu tượng vẽ ô vuông phía bên trái giao diện, chọn vào Board Edge và thực hiện kéo thả chuột để tạo khung vẽ mạch in.

Hình 1.21 Thiết lập các thông số của dây dẫn trong mạch in

Sau đó chúng ta chọn biểu tượng Auto-Router và thiết lập các thông số để đi dây tự động.

Hình 1.22 Thiết lập thông số để đi dây tự động

hợp và căn chỉnh lại khung cho vừa vặn Ta tiến hành nhấn vào biểu tượng Zone mode và thiết lập thông số để phủ đồng cho toàn mạch.

Hình 1.23 Phủ đồng cho mạch in

Sau khi phủ đồng chúng ta kiểm tra lại và hoàn thiện mạch in.

Hình 1.24 Hoàn thành mạch in PCB

Hình 1.27 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của biến trở

Hình 1.31 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của transistor

Hình 1.35 Hình ảnh thực tế của các loại IC

 Led 7 thanh:

Hình 1.36 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của led 7 thanh

tiềm ẩn tính cảm nên không lọc được nhiễu tần số cao Tụ C5, C6 là tụ lọc nguồn sau ổn áp.

 Nguyên lí hoạt động :

Từ 220VAC xoay chiều qua biến áp hạ áp thành còn 12VAC sau đó qua mạch chỉnh lưu cầu diode cân bằng (mass = 0V) biến thành 12 VDC (vì có tụ nên điện áp ra sẽ là điện áp biên độ là 12VDC) Dương nguồn khi đó là sẽ là +17V, âm nguồn là 17V sau đó qua IC 7812 và 7912 lúc đó điện áp ra sẽ được ổn áp là +12VDC và -12VDC.

Hình 2.37 Mô phỏng mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Hình 2.38 PCB Layout mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Hình 2.39 Layout 3D mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

2.1.2 Mạch dao động đa hài

 Nguyên lý hoạt động:

Giả sử ban đầu Q1 dẫn nhanh hơn Q2 , sẽ làm giảm nhanh áp trên cực C của Q1 qua tụ C1 làm tắt Q2 Do Q2 tắt nên cực C của Q2 sẽ ở mức cao Vì vậy tụ C2 sẽ được nạp điện từ nguồn, dòng nạp lấy qua R4.

Khi Q2 tự trở lai trạng thái bão hòa, điện áp trong tụ C2 sẽ xả dòng qua R2, sẽ tạo một điện áp âm trên cực B của Q1 và như vậy Q1 sẽ vào trạng thái tắt, cực C của nó sẽ ở mức cao Do cực C của Q1 ở mức cao, nên tụ C1 sẽ được nạp điện từ nguồn, dòng nạp lấy qua R1 Khi C2 xả hết điện, Q1 sẽ trở lại trạng thái bão hòa, và lần này

Hình 2.40 Mô phỏng mạch dao động đa hài

Hình 2.41 PCB Layout mạch dao động đa hài

Hình 2.42 Layout 3D mạch dao động đa hài

2.1.3 Mạch dao động 3 pha xung sine

 Nguyên lý hoạt động:

Mạch Dao động sử dụng các Transistor có thể tạo ra Xung vuông hoặc cũng có thể tạo ra Xung răng cưa hoặc cũng có thể tạo ra Xung hình sine chuẩn tùy theo việc tính toán thiết kế và điều chỉnh.

Mặc dù vậy, mạch này phụ thuộc rất lớn vào điện áp cung cấp (các transistor được sử dụng là loại 2SC458 hoặc 2SC828 được bán rất sẵn trên thị trường)

Nếu điện áp càng lớn thì chu kỳ dao động càng ngắn tức là tần số càng tăng và Biên dạng Xung càng trở thành Xung vuông.

Nếu điều chỉnh điện áp hoặc các điện trở ở chân E của các transistor hợp lý thì sẽ có biên dạng hình sine chuẩn.

Nếu điện áp càng thấp thì chu kỳ dao động càng dài tức là tần số càng giảm thấp và biên dạng xung dao động sẽ có dạng xung răng cưa hay còn gọi là xung tam giác

Hình 2.43 Mô phỏng mạch dao động 3 pha xung sine

Hình 2.44 PCB Layout mạch dao động 3 pha xung sine

2.2 Mạch tạo xung vuông

2.2.1 Mạch tạo xung vuông dùng transistor

 Nguyên lý hoạt động:

Giả thiết khi đóng nguồn, cả hai transistor đều thông nhưng do cấu tạo của hai tranzito không hoàn toàn giống nhau nên có một chiếc thông hơn.

Sau một quá trình quá độ xảy ra giữa các cực của hai transistor, Q1 thông và Q2 khoá Khi Q1 thông, tụ C2 dược nạp, tụ C1 phóng điện Tụ C2 được nạp theo đường từ dương nguồn +12V đến RC2 đến tiếp giáp BE của Q1 xuống đất Tụ C phóng điện theo đường từ cực dương đến tiếp giáp CE của Q1 đến Ri của nguồn đến RB2 về bản cực âm Khi tụ C1 phóng hết, UBE(T2) tăng dần và Q2 dẫn Q1 khoá

Quá trình cứ lặp đi lặp lại như trên.

Hình 2.46 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng transistor

Hình 2.47 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng transistor

Hình 2.48 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng transistor

2.2.2 Mạch tạo xung vuông dùng IC 555

 Nguyên lý hoạt động:

 Giai đoạn 1: Tụ C nạp từ điện áp 0V đến VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 nhỏ hơn VCC/3 nên tín hiệu xuất ra chân số 3 có mức 1.

 Giai đoạn 2: Tụ C nạp từ điện áp VCC/3 đến 2VCC/3

hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là vẫn ở mức 1  Giai đoạn 3: Tụ C nạp qua ngưỡng 2VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 lớn hơn 2VCC/3, tín hiệu ra chân 3 xuống mức 0 làm cho transistor ở chân 7 dẫn, chân 7 được kéo xuống mức 0 Tụ C bắt đầu xả qua Rb, điện áp trên tụ giảm dần.

 Giai đoạn 4: Tụ C xả từ 2VCC/3 đến VCC/3

Tương tự giai đoạn 2, tín hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là mức 0  Giai đoạn 5: Tụ C xả qua ngưỡng VCC/3

Khi tụ C xả qua ngưỡng VCC/3 (tức là điện áp trên tụ C bắt đầu thấp hơn VCC/3) thì lúc này tương tự giai đoạn 1, tín hiệu ra chân 3 sẽ là mức 1 và tụ C bắt đầu

Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm điện áp trên C bảng 2Vcc/3 Nạp điện với thời hẳng là (Ra+Rb)C.

Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện áp trên C bằng Vcc/3 Xả điện với thời hằng là Rb.C.

Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện Tín hiệu ngõ ra sẽ có dạng xung vuông.

Hình 2.49 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng IC 555

Hình 2.50 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng IC 555

Hình 2.51 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng IC 555

 Nguyên lý hoạt động:

Mạch lấy mẫu sẽ theo dõi điện áp đầu ra thông qua một cầu phân áp tạo ra ( Ulm : áp lấy mẫu)

Mạch tạo áp chuẩn => gim lấy một mức điện áp cố định (Uc : áp chuẩn )

Mạch so sánh sẽ so sánh hai điện áp lấy mẫu Ulm và áp chuẩn Uc để tạo thành điện áp điều khiển.

Mạch khuếch đại sửa sai sẽ khuếch đại áp điều khiển, sau đó đưa về điều chỉnh sự hoạt động của đèn công xuất theo hướng ngược lại, nếu điện áp ra tăng => thông qua mạch hồi tiếp điều chỉnh => đèn công xuất dẫn giảm =>điện áp ra giảm xuống Ngược lại nếu điện áp ra giảm => thông qua mạch hồi tiếp điều chỉnh => đèn công xuất lại dẫn tăng => và điện áp ra tăng lên => kết quả điện áp đầu ra không thay đổi.

Hình 2.52 Mô phỏng mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ

Hình 2.53 PCB Layout mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ

Hình 2.54 Layout 3D mạch nguồn ổn áp một chiều có bảo vệ

2.4 Mạch khếch đại

2.4.1 Mạch khếch dại công suất

 Nguyên lý hoạt động:

Mục đích cơ bản của bộ khuếch đại Class AB là bảo toàn cấu hình Class B cơ bản đồng thời cải thiện tính tuyến tính của nó bằng cách thiên vị mỗi bóng bán dẫn chuyển đổi trên ngưỡng một chút.

Hai sò công suất trong Amply class AB luôn hoạt động cùng lúc, triệt tiêu mức sai số tín hiệu Nó hoạt động theo nguyên lý kéo – đẩy, một sò khuếch đại tín hiệu dương và một sò khuếch đại tín hiệu âm Không chỉ vậy, Amply class AB có mức điện áp rất nhỏ tầm 5% – 10% giá trị dòng nghỉ cung cấp cho sò công suất Thông thường,

toàn chu kì Class A.

Mạch khuếch đại công suất đẩy kéo : Sự biến dạng chéo thường thấy trong các cấu hình bộ khuếch đại lớp B Các trans được phân cực ở điểm cắt trong bộ khuếch đại Class B Được biết, một trans silicon và một diode germani yêu cầu 0,7V và 0,2V tương ứng trên đường giao nhau BE trước khi chuyển sang chế độ dẫn và điện áp cực E này được gọi là điện áp cắt

Điốt gecmani nằm ngoài phạm vi của bộ khuếch đại Transistor chỉ có thể lấy điện áp cắt từ chính nguồn Do đó, các phần của dạng sóng đầu vào thấp hơn 0,7 V sẽ bị loại bỏ và do đó các phần tương ứng sẽ không có trong dạng sóng đầu ra Đây được gọi là hiệu ứng Crossover Distortion.

Hình 2.55 Mô phỏng mạch khếch đại công suất