ĐỀ tài THỰC kỹ THUẬT MẠCH

Đề tài thực K THUT MCH Để kết hợp tốt lý thuyết thực tế nâng cao tay nghề làm việc thực tế sinh viên ngành Điện tử_Viễn thông đa chơng trình thực tập xởng cho sinh viên ngành Điện tử_Viễn thông nh sau: Chơng trình bao gồm thực tập: I Các thực tập: Sinh viên học cách đo đạc sử dụng thiết bị đo lờng thực tế nh đo điện trở, đo dòng điện, đo điện áp đồng hồ vạn năng, sử dụng mỏ hàn, máy sóng Sinh viên học cách đo, sử dụng linh kiện điện tử thực tế nh điện trở, tụ điện, diode, transistor Kiểm tra chất lợng xem linh kiện tốt h hỏng, chất lợng Học cách làm mạch in thực tế bao gồm phần: - Tính toán thiết kế mạch mặt lý thuyết - Hiệu chỉnh thông số linh kiện điện tử tính toán mặt lý thuyết sang thông số có sản xuất thực tế mua đợc thị trờng - Đi mua đo kiểm tra chất lợng linh kiện trớc lắp mạch - Lắp mạch Test thử bo cắm vạn - Thiết kế, vẽ sơ đồ mạch in - Khoan mạch in để làm lỗ cắm chân linh kiện - Sơn phủ tạo đờng mạch miếng Bakelit tráng đồng - Ngâm mạch in hoá chất ăn mòn tạo thành đờng mạch - Tẩy rửa , phơi khô mạch in - Cắm chân linh kiện lên mạch in, kiểm tra so sánh lại với mạch lý thuyết sau tiến hành hàn mạch in - Đa mạch in thành phẩm chạy, test thử, hiệu chỉnh lại so sánh kết với mạch lý thuyết Nếu có sai số vợt giới hạn cho phép phải hiệu chỉnh lại thông số kỹ thuật linh kiện mạch điện Sau sinh viên nắm đợc kiến thức làm mạch in tiến hành làm mạch sau: a Thiết kế lắp đặt mạch khuyếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor b Thiết kế lắp đặt mạch dao động đa hài dùng hai bóng transistor c Lắp mạch dao động phát xung dùng IC 555 d Lắp mạch khuyếch đại vi sai e Lắp mạch khuyếch đại công suất đẩy kéo II-Yêu cầu sinh viên sau hoàn thành chơng trình thực tập xởng: 1 Sử dụng tốt thiết bị đo lờng kiểm tra ngành điện tử viễn thông nh đồng hồ vạn tơng tự, đồng hồ vạn số, máy sóng Đo kiểm tra chất lợng linh kiện điện tử thực tế nh tụ điện, điện trở, transistor, diode, thyristor Sử dụng thành thạo linh kiện điện tử thực tế Biết cách lắp ráp, hàn chân linh kiện Nắm đợc quy trình thiết kế mạch in cách thi công làm mạch Thiết kế số mạch điện tử lý thuyết Sau lắp ráp làm thành vỉ mạch hoàn chỉnh Bài 1: Cơ sở lý thuyết thiết kế lắp đặt mạch khuyếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor 1.1 Thiết kế mạch khuếch đại tuyến tính sử dụng transistor C1815 khuyếch đại tín hiệu từ 20mV lên 2V xoay chiều 1) Chọn kiểu mạch khuếch đại: Giả sử chọn mạch khuếch đại theo kiểu thông dụng mạch khuếch đại ráp kiểu E chung, tải RC, điện trở RE ổn định nhiệt cực B đợc phân cực cầu phân áp (hình 1.1) Vcc Rb1 Rc C3 + C1 + Q1 + Vs Rb2 Re + Rs C2 - Hình 1.1 Chọn điện áp nguồn VCC = 9V mức điện áp thông dụng cho mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ Chọn transisto có = 100 hie = 2,5k chọn hệ số ổn định nhiệt S = 20 2) Xác định điểm làm việc tĩnh transisto: Ta có: hie = rb + .re .re Suy ra: re = h ie 2,5k = = 25 100 Mặt khác, điện trở re đợc tính theo công thức: 26mV 26mV = 1mA IC IE = 1mA re 25 Thông điện trở RC RE đợc chọn cho: re 26mV IE Ie = VCE = 1/2VCC IE RE 1/10VCC 3) Tính điện trở RE: thờng, R E1 = VCC 9V = = 0,9k 10 I E 10 x 1mA Chọn: IE.RE = 1/10VCC R E1 = VCC 9V = = 0,9k 10 I E 10 x 1mA Lấy điện trở RE theo trị số tiêu chuẩn RE = 1k 4) Tính điện trở RC: Chọn VCE = 1/2 VCC = 1/2 x 9V = 4,5V ngõ ta có đẳng thức: VCC = IC RC + VCE + IE RE RC = VCC VCE I E R E IC = 9V 4,5V (1mA x 1k) = 3,5k 1mA Lấy điện trở RC theo trị số tiêu chuẩn là: RC = 3,3k Khi chọn trị số RC RE theo trị số tiêu chuẩn điện áp VCE bị thay đổi chút đặc tuyến IC/VCE 5) Tính điện trở RB1 RB2: Để tính trị số RB1 RB2 phải tính trị số R B VBB theo mạch tơng đơng đợc qui đổi từ định lý thevenin (hình 1.2): Vcc Rc Rb Q1 + Vbb Re Hình 1.2 Ta biết hệ số ổn định nhiệt đợc tính theo công thức: S R B = 20 Suy ra: RB = 20 R E R B = 20R E RE RB = 20 1k = 20k Theo mạch điện hình 2.4a ngõ vào ta có đảng thức VBB = IB RB + VEE + IE RE Trong đó: IE = 1mA, IB = I C 1mA = = 0,01mA 100 Thay vào ta có: VBB = (0,01mA x 20k) + 0,6V + (1mA x 1k) = 1,8V Theo định lý thevenin ta có: VBB = VCC R B2 R R R B = B1 B R B1 + R B R B1 + R B Giải phơng trình có hai ẩn số ta tìm đợc trị số RB1 RB2 RB1 = 100k, RB2 = 25k Chọn điện RB1 RB2 theo trị số tiêu chuẩn là: RB1 = 100k, RB2 = 27k 6) Nghiệm lại mạch điện: Trình tự nghiệm lại mạch điện giống nh cách tính trạng thái chiều theo phơng pháp toán học tính mạch điện hình 2.5 nh thiết kế VBB = VCC RB = R B2 27k = 9V x 1,9V R B1 + R B 100k + 27k R B1 R B 100k x 27k = 21,25k R B1 + R B 100k + 27k Vcc 100K Rb1 Rc 3.3k Q1 27k Rb2 Re1 1k Hình 1.3 IB = VBB VBE R B + .R E IB = VBB VBE 1,9V 1,7V = = 0,01mA R B + R E 21,25k +100.1k Suy ra: IC IE = .IB = 100 x 0,01mA = 1mA Tính điện áp chân: VE = IE RE = 1mA x 1k = 1V VB = VE + VBE = 1V + 0,7V = 1,7V VC = VCC IC.RC = 9V (1mA 3,3k) = 5,7V VCE = VC VE = 5,7V 1V = 4,7V Mạch điện hình 1.3 có điện trở với trị số theo thiết kế đợc chọn theo trị số tiêu chuẩn 2.5 Tính thông số mạch trạng thái xoay chiều Mạch điện hình 1.3 đợc vẽ lại đầy đủ nh hình 1.4 với tụ điện liên lạc tụ điện phân dòng Vcc 100k Rb1 Rc1 C1 + - Q1 + + 10uF 10uF Vs 27k Rb2 1k Re1 + Rs C3 3,3k C2 47uF Hình 1.4 1) Trờng hợp có tụ điện CE Đối với tín hiệu xoay chiều tụ điện liên lạc tụ điện phân dòng đợc coi nh nối tắt Phơng trình đờng tải động đợc viết lại là: IC = VCC VCE RC Đờng tải động đờng thẳng cắt điểm IC= VCC qua điểm làm việc RC tĩnh Q Các thông số mạch đợc tính theo công thức cách ráp cực E chung Ta có: - Tổng trở vào Transisto là: ri = hie = 2,5k (đã cho trớc) - Độ khuếch đại dòng điện là: AI = = 100 (đã cho trớc) - Độ khuếch đại điện áp riêng Transisto là: RC 3,3k = 100 x = 132 hie 2,5k - Tổng trở vào chung mạch là: Ri = hie // RB (với RB = TB1//RB2) AV = Ri = hie RB 2,5k x 21,25k = 2,2k hie + RB 2,5k + 21,25k Nếu nguồn tín hiệu xoay chiều Micro nội trở nguồn rs = 600 - Độ khuếch đại điện áp chung mạch là: A VO = V0 Vi Ri = = AV Vi VS R i + rS A v = 132 x 2,2k 103 2,2k + 600 2) Trờng hợp tụ điện CE: Nếu tụ điện phân dòng CE cực E không đợc nối mass trạng thái xoay chiềuTrờng hợp đờng tải động đờng tải tĩnh.Các thông số mạch trạng thái xoay chiều đợc tính lại là: - Tổng trở vào transisto là: ri = v i i b rb + i e re + i e R e = ii ii ri = rb + .re + .RE = hie + .RE = 2,5k + 100 x 1k = 102,5k - Độ khuếch đại điện áp riêng transisto là: Av = v0 ic R c .i b R C RC = = = v i i b ri i b ( h ie + .R E ) h ie + .R E Do .RE >> hie nên: AV RC RE ri RE Nh vậy: 3,3k = 3,3 1k Độ khuếch đại điện áp tụ CE bị giảm nhỏ: - Tổng trở vào chung mạch là: AV = R i = ri // R E = 102,5k x 21,25k =17,6k 102,5k + 21,25k - Độ khuếch đại điện áp chung mạch là: A VO = A V x Ri 17,6k = 3,3 x 3,2 R i + rS 17,6k + 600 Nhận xét: Khi mạch khuếch đại dùng transisto ráp kiểu E chung có điện trở RE ổn định nhiệt tụ điện phân dòng CE tổng trở vào tăng lên độ khuếch đại điện áp giảm xuống Đây mạch khuếch đại hồi tiếp phân tích kỹ chơng Khuếch đại hồi tiếp 3) Trờng hợp có điện trở tải RL: Sơ đồ hình 2.13e 2.13f trờng hợp có điện trở tải RL mạch tơng đơng Theo mạch tơng đơng ta có RL = RC // RL, lúc thông số mạch đợc tính lại nh sau: A V = AV = Ri (khi có t ụ CE) h ie RL (khi tụ CE) RE Trong RL gọi tải xoay chiều mạch Bài 2: Thiết kế mạch đa hài phi ổn theo thông số kỹ thuật sau: V CC = 12V, dòng điện tải cực I L = 10mA, transisto có = 100, tần số dao động f = 1000Hz Mạch thay đổi đợc tần số dao động đầu 2.1 Lý thuyết thiết kế Mạch đa hài phi ổn 1) Sơ đồ mạch: Vcc Rc1 C2 R2 R1 C1 T1 Rc2 T2 2) Nguyên lý hoạt động Thông thờng, mạch đa hài phi ổn mạch đối xứng nên hai transisto có tên linh kiện điện trở, tụ điện có trị số Tuy hai transisto tên, linh kiện trị số nhng giống cách tuyệt đối Điều làm cho hai transisto mạch dẫn điện không Khi mở điện có transisto dẫn điện mạnh transisto dẫn điện yếu Nhờ tác dụng mạch hồi tiếp dơng từ cực C2 cực B1 từ cực C1 cực B2 làm cho transisto dẫn mạnh tiến dần đến bão hoà, transisto dẫn điện yếu tiến dần đến ngng dẫn Giả thiết T1 dẫn điện mạnh hơn, tụ C1 nạp điện qua RC2 làm cho dòng IB1 tăng cao nên T2 tiến đến bão hoà Khi T1 bão hoà, dòng IC1 tăng cao VC1 VCPsat 0,2V, tụ C2 xả điện qua RB2 qua T1 Khi tụ C2 xả điện, điện áp âm tụ C2 đa vào cực B2 làm T2 ngng (hình 5.1) Thời gian ngng dẫn T2 thời gian tụ C2 xả điện qua RB2 Sau tụ C2 xả xong, cực B2 lại đợc phân cực nhở RB2 nên T2 dẫn bão hoà làm VC2 = VCEsat 0,2V Điều làm tụ C xả điện qua RB1 điện áp âm tụ C đa vào cực B1 làm cho T1 ngng Lúc đó, tụ C2 lại nạp điện qua RC1 làm cho dòng IB2 tăng cao T2 bão hoà nhanh Thời gian ngng dẫn T1 thời gian tụ C1 xả điện qua RB1 Saukhi tụ C1 xả điện xong, cực B1 lại đợc phân cực nhở RB1 nên T1 trở lại trạng thái dẫn bão hoà, nh trạng thái giả thiết ban đầu Hiện tợng đợc lặp lặp lại tuần hoàn 3) Dạng sóng chân Xét cực B1 T1 bão hoà VB 0,8V Khi T1 ngng cho tụ C1 xả điện làm cực B1 có điện áp âm (khoảng -VCC) điện áp âm giảm dần theo hàm số mũ Xét cực C1: T1 bão hoà VC1 0,2V, T1 ngng VC1 +VCC Dạng sóng cực C dạng sóng vuông Tơng tự xét B2 cực C2 Dạng sóng hai cực dạng với dạng sóng cực B1 C1 nhng đảo pha T = t1 + t2 Trong đó, t1 thời gian tụ C1 xả điện qua RB1 từ điện áp VCC lên 0V Vì tụ C1 xả điện từ VCC lên nguồn +VCC nên điện áp tức thời tụ (lấy mức -VCC làm gốc) là: VC1 = VCC e = t1 R B1 C1 10 RB1 = RB2 = RB C1 = C2 = C Chu kỳ dao động là: T = 0,69 RB.C = 1,4 RB.C Tần số xung vuông là: 1 f= = T 0,69.( R B1 C1 + R B C ) Nếu mạch đa hài phi ổn đối xứng, ta có 1 f= = T 1,4 R B C 4) Thiết kế mạch dao động tần số f = 1000Hz: a Tính trị số linh kiện: Sơ đồ mạch: Vcc Rc1 C2 R2 R1 C1 T1 Rc2 T2 - Tính điện trở tải RC: Khi transisto chạy bão hoà có: VC = VCEsat 0,2V IC = IL = 10mA Điện trở RC đợc tính theo công thức: RC = VCC VCEsat 12 0,2 = 1,2k IC 10.10 13 - Tính điện trở phân cực RB: Để transisto dẫn bão hoà sâu, thờng chọn hệ số bão hoà là: k = IC 10 Ta có: I B = k = = 0,3mA 100 IC 10 Ta có: I B = k = = 0,3mA 100 Điện áp phân cực transisto dần bão hoà là: VB = VBEsat 0,8V Điện trở RB đợc tính theo công thức: RB = VCC VBEsat 12 0,8 = 37k IB 0,3.10 Chọn điện trở RB theo trị số tiêu chuẩn 39k - Tính trị số tụ điện C: Từ công thức tính tần số mạch đa hài phi ổn đối xứng là: f= 1,4R B C Suy ra: C= 1 = = 0,01àF 1,4R B f 1,4.39.10 3.103 2.3 Mạch phi ổn thay đổi tần số 1) Sơ đồ mạch 14 Vcc VR Rc1 C2 R2 R1 T1 C1 Rc2 T2 Từ công thc tính tần số mạch đa hài phi ổn, cho thấy tần số dao động thay đổi cách thay đổi trị số điện trở R B hay thay đổi trị số tụ điện C Thông thờng ngời ta dùng biến trở VR để thay đổi trị số RB nh hình 5.4 2) Nguyên lý Thiết kế Biến trở VR phần điện trở phân cực chung cho hai cực B hai transisto Điều kiện mạch điều chỉnh biến trở VR không làm thay đổi nguyên lý hoạt động mạch, dẫn điện transisto phải trạng thái bão hoà Khi điều chỉnh biến trở VR làm thay đổi trị số điện trở R B1 RB2 khoảng: RB1max = R1 + VR hay RB2max = R2+ VR RB1min = R1 hay RB2min = R2 Giới hạn cho khoảng tần số mà mạch dao động tạo đợc Giả thiết mạch đa hài phi ổn đợc thiết kế phần có tần số điều chỉnh đợc từ fmin = 500Hz đến fmax = 1500Hz phần tính toán đợc giải theo trình tự sau: a) Đầu tiên ta giả thiết mạch dao động đa hài phi ổn có tần số dao động không đổi tần số trung bình fmin fmax: f + f max 500 +1500 = =1000Hz 2 b) Với tần số không đổi f tb = 1000Hz toán trở dạng thiết kế mạch đa hài phi ổn nh ta có kết quả: f tb = RC = RC1 = RC2 = 1,2k RB = RB1 = RB2 = 39k C = C1 = C2 = 0,018àF c) Sau có kết qủa ta giữ trị số tụ C không đổi thay đổi trị số điện trở RB để thay đổi tần số f 15 Ta có: f= 1,4R B C Suy ra: 1,4f C Trị số RB tỉ lệ nghich với tần số f nên ta có hai trờng hợp: RB = Tần số fmin Rbmax Tần số fmax Rbmin d) Tính trị số điện trở RB R b max = R b = 1 = 80k 1,4f C 1,4.500.0,018.10 = = 27k 1,4f max C 1,4.1500.0,018.10 = Trong phần nguyên lý, ta có: RBmin = R1 = R2 = 27k RBmax = R1 + VR = R2 + VR = 80k Suy ra: VR = RBmax RBmin = 80k - 27k = 53k Chọn biến trở VR = 50k theo tiêu chuẩn e) Kiểm tra điều kiện bão hoà Điều kiện mạch đa hài phi ổn dẫn điện phải trạng thái bão hoà Khi thay đổi biến trở VR làm thay đổi R B dòng điện IB nên cần kiểm tra lại trạng thái dẫn transisto có RBmax Ta có: I b max = VCC VBEsat 12 0,8 = = 0,14mA R B max 80.103 Do dòng điện IC = 10mA, với = 100 trạng thái khuếch đại ta có: I C 10.10 IB = = = 0,1mA 100 Dòng điện IBmin = 0,14mA lớn IB = 0,1mA, nên đảm bảo transisto dẫn điện bão hoà Trờng hợp không đạt điều kiện phải chọn transisto có lớn hơn, hay dùng hai transisto ráp kiểu Darlington Vậy ta có sơ đồ mạch với trị số linh kiện đợc tính toán nh sau: 16 +12V 50k 1.2k 27k 0.2uF 27k 0.2uF T1 T2 17 1.2k Bài 3: Thiết kế Lắp đặt mạch dao động với tần số 100Hz dùng IC555 Cơ sở lý thuyết vi mạch định 555 3.1 đại cơng Vi mạch định 555 họ đợc ứng dụng rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực điều khiển, kết hợp với linh kiện RC thực nhiều chức nh định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích, hay điều khiển kinh kiện bán dẫn công suất nh transisto, SCR, triac 3.2 sơ đồ chân cấu trúc Hình 3.1 Vi mạch 555 đợc chế tạo thông dụng dạng vỏ plastic.Bên vi mạch 555 có 20 transisto nhiều điện trở thực chức nh hình 3.1 gồm có: 1) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5k nối từ nguồn +VCC xuống mass cho hai điện áp chuẩn 1/3 VCC 2/3 VCC 2) OP-AMP (1) mạch khuếch đại so sánh có ngõ In - nhận điện áp chuẩn 2/3 VCC, ngõ In+ nối chân Tuỳ thuộc điện áp chân so 18 với điện áp chuẩn 2/3 VCC mà OP-AMP (1) có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu R (Reset), điều khiển Flip-Flop (F/F) 3) OP-AMP (2) mạch khuếch đại so sánh có ngõ In + nhận điện áp chuẩn 1/3 VCC, ngõ In- nối chân Tuỳ thuộc điện áp chân so với điện áp chuẩn 1/3 VCC mà OP-AMP (2) có điện áp mức cao hay thấp để làm tín hiệu S (Set), điều khiển Flip Flop (F/F) 4) Mạch Flip Flop (F/F) loại mạch lỡng ổn kích bên Khi chân Set (S) có điện áp cao điện áp nầy kích đổi trạng thái F/F ngõ Q lên mức cao ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Set mức cao xuống thấp mạch F/F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao điện áp nầy kích đổi trạng thái F/F làm ngõ Q lên mức cao ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset mức cao xuống thấp mạch F/F không đổi trạng thái 5) Mạch OUTPUT mạch khuếch đại ngõ để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải Đây mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào chân Q F/F, nên Q mức cao ngõ chân IC có điện áp thấp(0V), ngợc lại, Q mức thấp ngõ chân IC có điện áp cao (VCC) 6) Transisto T1 có chân E nối vào điện áp chuẩn khoảng 1,4V, loại transisto PNP Khi cực B nối chân 4, có điện áp cao 1,4 V, T1 ngng dẫn, nên T1 không ảnh hởng đến hoạt động mạch Khi chân có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass T1 dẫn bão hoà, đồng thời làm mạch OUTPUT dẫn bão hoà, ngõ xuống thấp Chân đợc gọi chân Reset có nghĩa reset IC 555 bất chấp tình trạng ngõ vào khác Do đó, chân Reset dùng để kết thúc xung sớm cần Nếu không dùng chức Reset nối chân lên VCC để tránh mạch bị Reset nhiễu 7) Transisto T2 transisto có cực C để hở, nối chân (Discharge = xả) Do cực B đợc phân cực mức điện áp Q F/F, nên Q mức cao T2 bão hoà cực C T2 coi nh nối mass Lúc đó, ngõ chân mức thấp Khi Q mức thấp T2 ngng dẫn cực C T2 bị hở, lúc đó, ngõ chân có điện áp cao Theo nguyên lý trên, cực C T2 chân làm ngõ phụ có mức điện áp giống mức điện áp ngõ chân 7.3 Mạch đa hài phi ổn dùng 555 1) mạch phi ổn 19 Vcc 12 RA 555 Gnd Trg Out Rst Vcc Dis Thr Ctl RB R1 1k C 0.1uF Hình 3.2 Sơ đồ mạch hình 3.2 ứng dụng IC 555 làm mạch đa hài phi ổn để tạo xung vuông Trong mạch, chân ngỡng (Threshold) số đợc nối với chân nảy (Trigger) số 2, nên hai chân có chung điện áp điện áp tụ C, để so với điện áp chuẩn 2/3VCC 1/3VCC OP-AMP (1) OP-AMP (2) Chân có tụ nhỏ 0,1àF nối mass để lọc nhiễu tần số cao làm ảnh hởng điện áp chuẩn 2/3VCC Chân nối nguồn +VCC nên không dùng chức Reset, chân xả điện đợc nối vào hai điện trở RA RB tạo đờng xả điện cho tụ Ngõ chân 3, có điện trở giới hạn dòng 1,2k Led để biểu thị mức điện áp dùng trờng hợp tần số dao động có trị số thấp từ 20Hz trở xuống, tần số cao 40Hz, trạng thái sáng tắt Led khó nhận biết mắt thờng Để phân tích nguyên lý mạch, cần phối hợp mạch ứng dụng hình 7.3 sơ đồ cấu trúc hình 7.2 Khi đóng điện tụ C bắt đầu nạp từ 0V lên nên: - OP-AMP (1) có Vi+ < Vi- nê ngõ cso V01 = mức thấp, ngõ R = (mức thấp) - OP-AMP (2) có Vi+ > Vi- nên ngõ có V02 = mức cao, ngõ S = (mức cao) - Mạch F/F có ngõ S = nên Q = Q = Lúc đó, ngõ chân có V0 VCC (do qua mạch đảo) làm Led sáng - Transisto T2 có VB2 = 0V, Q = nên T2 ngng dẫn để tụ C đợc nạp điện Tụ C nạp điện qua RA RB với số thời gian nạp là: tnạp = (RA + RB) C 20 Khi điện áp tụ tăng đến mức 1/3 V CC OP-AMP (2) đổi trạng thái, ngõ có V02 = mức thấp, ngõ S = (mức thấp) Khi S xuống mức thấp F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ mức cao, Led sáng Khi điện áp tụ tăng đến mức 2/3 VCC OP-AMP (1) đổi trạng thái, ngõ có V01 = mức cao, ngõ R = - Mạch F/F có ngõ R = nên Q = Lúc đó, chân có V0 0V làm Led tắt Khi ngõ Q = làm T2 dẫn bão hoà chân nối mass làm tụ C không nạp tiếp điện áp đợc, mà phải xả điện qua RB transisto T2 xuống mass Tụ C xả điện qua RB với số thời gian là: txả = RB.C Khi điện áp tụ tức điện áp chân chân giảm xuống dới 2/3 Vcc OP-AMP (1) đổi trở lại trạng thái cũ V01 có mức thấp, ngõ R = Khi R xuống mức thấp F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ mức thấp, Led tắt Khi điện áp tụ giảm xuống đến mức 1/3 V CC OP-AMP (2) lại có Vi+ > Vi- nên ngõ có V02 có mức cao, ngõ S1 = Mạch F/F có ngõ S = Q = 0, ngõ chân qua mạch đảo có V +VCC làm Led lại sáng Đồng thời, lúc T2 phân cực Q = nên ngng dẫn chấm dứt giai đoạn xả điển tụ Nh vậy, mạch trở lại trạng thái ban dầu tụ lại nạp điện từ mức 1/3 VCC lên đến 2/3 VCC Hiện tợng tiếp diễn liên tục tuần hoàn Lu ý: Khi mở điện tụ C nạp điện, từ 0V lên đến 2/3V CC sau tụ xả điện 2/3VCC xuống 1/3VCC không xả xuống 0V Những chu kỳ sau, tụ nạp từ 1/3VCC lên 2/3VCC không nạp từ 0V Thời gian tụ nạp thời gian V0 +VCC, Led sáng Thời gian xả thời gian V0 0V, Led tắt Thời gian nạp xả tụ đợc tính theo công thức: + Thời gian nạp: tnạp = 0,69.txả tnạp = 0,69 (RA + RB) C + Thời gian xả: txả = 0,69.txả txả = 0,69 RB.C 21 Điện áp ngõ chân có dạng hình vuông với chu kỳ là: T = tnạp + txả T = 0,69 (RA + 2RB) C Do thời gian nạp thời gian xả không (t nạp > txả) nên tín hiệu hình vuông không đối xứng Tần số tín hiệu hình vuông là: f= 1 = T 0,609 (R A + 2R B ).C 2) Dạng sóng chân 2/3VCC 1/3VCC t VD (7) t VD (3) t Hình 3.3: Dạng điện áp chân 22 Hình3.3 dạng điện áp chân 2-6, chân chân 3, đó, khoảng thời gian điện áp tăng thời gian tụ nạp, khoang thời gian điện áp giảm thời gian tụ xả Khi khảo sát dạng điện áp chân cần lu ý: mở điện tụ C nạp điện từ 0V lên đến 2/3VCC, nhng xả xả đến 1/3VCC Do đó, lần nạp sau tụ nạp từ 1/3VCC đến 2/3VCC Để tính chu kỳ tín hiệu, ngời ta tính lần nạp sau không xét lần nạp Khi tụ nạp chân có điện áp cao chân 2-6, nhng tụ xả chân giảm nhanh xuống 0V T2 IC chạy bão hoà, không giảm theo hàm số mũ tụ C 3) Mạch phi ổn đối xứng Trong mạch phi ổn bản, thời gian nạp thời gian xả tụ không nên dạng điện áp ngõ không đối xứng Ta có: tnạp = 0,69 (RA + RB)C txả = 0,69 RB.C Để cho dạng sóng vuông ngõ đối xứng, ngời ta thực nhiều cách Cách thứ 1: Chọn điện trở RA có trị số nhỏ so với RB lúc sai số tnạp txả coi nh không đáng kể Điều khó thực làm việc tần số cao Điện trở RA có trị số tối thiểu khoảng vài k RB phải có trị số lớn khoảng vài trăm k Với trị số điện trở nầy tần số dao động cao đợc Cách thứ 2: Dùng điốt D ghép song song R B theo chiều hớng xuống nh hình vẽ 7.5a Khi có D, thời gian tụ C nạp làm điốt D đợc phân cực thuận có điện trở nhỏ nên coi nh nối tắt RB Thời gian nạp điện tụ đợc tính theo công thức: tnạp = 0,69RA.C Khi tụ C xả điện điốt đợc phân cực ngợc nên tụ xả điện qua RB Thời gian xả điện tụ đợc tính theo công thức: txả = 0,69 RB C Nếu chọn trị số RA RB mạch tạo tín hiệu hình vuông đối xứng 23 II- Thiết kế mạch: Sơ đồ mạch: Vcc R1 1k 555 Gnd Trg Out Rst Vcc Dis Thr Ctl R2 680k R1 1k 0.1uF 0.1uF 2.Tính toán trị số linh kiện: Ta có: T1=0,7(R1+R2)C T2=0,7R2C T=0,7(2R2+R1)C T=T1+T2= 10Hz Chọn C=0.1 àF f= 1 = T 0,609 (R A + 2R B ).C Vậy ta có 10= 1/ 0,69( RA + 2RB) C Chọn R1=1K R2= (1-0,69.10-3 ).106/ 1,38 = 0.724 106 Chọn R2 = 680K 24 Bài 4: Thiết kế lắp mạch công suất OTL mắc kiểu bổ phụ dùng Transistor Cho điện áp cấp nguồn 30V, Tải RL= Tính toán thiết kế mạch: Trong mạch OTL điện áp điểm VM = 1/2VCC trạng thái tĩnh tụ ngõ phải chịu điện áp Khi khuếch đại tụ ngõ nạp điệm làm điện áp tụ tăng lên T1 dẫn xả điện làm điện áp giảm xu ống T2 dẫn Tụ C có dung kháng XC = 1/ 2fc tỉ lệ nghịch với f nên tín hiệu có tần số f thấp XC đủ lớn biên độ tín hiệu tải bị giảm nhỏ Điều làm cho đáp tuyến tần số ngõ bị giảm khoảng tần số thấp thật thấp Ngời ta bỏ tụ điện ngõ gọi mạch khuếch đại công suất OCL (do viết tắt Output Capacitor Less: tụ điện ngõ ra) Mạch điện hình 4.1 mạch công suất OCL với hai nguồn đối xứng VCC - Sơ đồ mạch điện 30V +V Rc3 T1 NPN D1 VR 1uF + 1kHz C1 Rb2 Ro1 1000uF + C2 Ro2 D2 T2 NPN Rl T3 Re3 VB1 = VE1 + VEE VB2 = VM VBE = 1,5V + 0,6V = 15,6V = 15V 0,6V = 14,4V (T1 loại NPN phân cực dơng) (T2 loại PNP phân cực âm) b) Xét Transisto thúc T3: Trong mạch T3 transisto tạo phân cực cho T1 T2 Ta có: VB2 = VC3 = 14,4V VB1 = VB2 + 2VD = 14,4 + (2 0,6V) = 15,6V 25 Hai điốt D1 D2 dùng để tạo mức chênh lệch điện áp 2VD 1,2V để phân cực chênh lệch cho cực B1 B2 Đồng thời: VB1 = VCC IC3.RC3 = 15,6V Nh để có điện áp phân cực cho cực B1 B2 cho điện áp điểm VM = 1/2 VCC phải có dòng điện IC3 Theo sơ đồ ta có: VB1 = VCC IC3.RC3 15,6V I C3 = VCC VB1 30V 15,6V = 10mA R C3 1,5k Từ suy ra: VE3 = IC3 RE3 = 10mA 100 = 1V VB3 = VE3 + VBE = 1V + 0,7V = 1,7V T3 transisto phân cực hạng A nên có VBE = 0,7 Để có IC3 = 10mA điện áp VB3 phải 1,7V Các trị số phải thật xác Để có đợc điện áp phân cực xác ngời ta phải dùng biến trở VR điều chỉnh phân cực cho cực B3 Tóm lại: VB3 T1 T2 đợc phân cực hạng AB cho điện áp điểm VM = 1/2VCC Biến trở VR đợc gọi biến trở chỉnh điểm VM c) Xét trạng thái xoay chiều: T3 mạch khuếch đại hạng A ráp kiểu E chung nên mạch khuếch đại đảo pha Tín hiệu xoay chiều nguồn vs đợc đa vào cực B3 khuếch đại cực C3 hai tín hiệu đảo pha đủ hai bá kỳ (hình 4.12) Tín hiệu đồng thời đợc đa vào chực B1 B2 tầng công suất OTL bổ phụ Hai điốt D1 D2 dùng để tạo điện áp 2VD phân cực chênh lệch chiều cho cực B1, B2 nhng điốt có tính ghim áp nên tín hiệu xoay chiều VD = 0V nên mức điện áp tín hiệu xoay chiều đa vào cực B1 B2 gần nh Khi T3 cho bán kỳ dơng điện áp VB1 tăng nên T1 đợc phân cực T1 dẫn điện Lúc điện áp VB2 tăng nên T2 không đợc phân cực T2 ngng dẫn (vì T2 transisto loại PNP) Dòng điện IC1 từ nguồn +VCC qua T1 nạp qua tụ 1000àF qua tải theo chiều từ xuống mass cho bán kỳ dơng tải (dòng điện có đờng liền nét) Khi T3 cho bán kỳ âm điện áp VB1 giảm nên T1 không đợc phân cực T1 ngng dẫn Lúc điện áp VB2 giảm nên T2 đợc phân cực T2 dẫn điện (vì T2 transisto loại PNP) Dòng điện IC2 tụ 1000àF xả điện qua T2 26 xuống mass qua tải theo chiều từ mass lên cho bán kỳ âm tải (dòng điện có đờng rời nét) Nh hai transisto T1 T2 luân phiên dẫn điện cho tải đủ hai bán kỳ Khi hoạt động transisto chịu 1/2 nguồn VCC ta có: i c max VCC ( R E [...]... có sơ đồ mạch với trị số các linh kiện đợc tính toán nh sau: 16 +12V 50k 1.2k 27k 0.2uF 27k 0.2uF T1 T2 17 1.2k Bài 3: Thiết kế Lắp đặt mạch dao động với tần số 100Hz dùng IC555 1 Cơ sở lý thuyết về vi mạch định thì 555 3.1 đại cơng Vi mạch định thì 555 và họ của nó đợc ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện RC thì nó có thể thực hiện... thấp Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp nầy kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ Q lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái 5) Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân Q của... ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4 7.3 Mạch đa hài phi ổn dùng 555 1) mạch phi ổn cơ bản 19 Vcc 12 RA 555 1 Gnd 2 Trg 3 Out 4 Rst Vcc 8 Dis 7 Thr 6 Ctl 5 RB R1 1k C 0.1uF Hình 3.2 Sơ đồ mạch hình 3.2 là ứng dụng của IC 555 làm mạch đa hài phi ổn để tạo xung vuông Trong mạch, chân ngỡng (Threshold) số 6 đợc nối với chân nảy (Trigger) số 2, nên hai chân này... + t2 = 0,69 (RB1.C1 + RB2.C2) Trong mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có: 12 RB1 = RB2 = RB và C1 = C2 = C Chu kỳ dao động là: T = 2 0,69 RB.C = 1,4 RB.C Tần số của xung vuông là: 1 1 f= = T 0,69.( R B1 C1 + R B 2 C 2 ) Nếu là mạch đa hài phi ổn đối xứng, ta có 1 1 f= = T 1,4 R B C 4) Thiết kế mạch dao động tại tần số f = 1000Hz: a Tính trị số các linh kiện: Sơ đồ mạch: Vcc Rc1 C2 R2 R1 C1 T1 Rc2 T2... transisto, SCR, triac 3.2 sơ đồ chân và cấu trúc Hình 3.1 Vi mạch 555 đợc chế tạo thông dụng nhất là dạng vỏ plastic.Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transisto và nhiều điện trở thực hiện các chức năng nh trong hình 3.1 gồm có: 1) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5k nối từ nguồn +VCC xuống mass cho ra hai điện áp chuẩn là 1/3 VCC và 2/3 VCC 2) OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In - nhận điện áp chuẩn... Chọn điện trở RB theo trị số tiêu chuẩn là 39k - Tính trị số tụ điện C: Từ công thức tính tần số của mạch đa hài phi ổn đối xứng là: f= 1 1,4R B C Suy ra: C= 1 1 = = 0,01àF 1,4R B f 1,4.39.10 3.103 2.3 Mạch phi ổn thay đổi tần số 1) Sơ đồ mạch 14 Vcc VR Rc1 C2 R2 R1 T1 C1 Rc2 T2 Từ công thc tính tần số của mạch đa hài phi ổn, cho thấy tần số dao động có thể thay đổi bằng cách thay đổi trị số điện trở R... Điều kiện của mạch là khi điều chỉnh biến trở VR sẽ không làm thay đổi nguyên lý hoạt động của mạch, khi dẫn điện transisto vẫn phải ở trạng thái bão hoà Khi điều chỉnh biến trở VR sẽ làm thay đổi trị số điện trở R B1 và RB2 trong khoảng: RB1max = R1 + VR hay RB2max = R2+ VR RB1min = R1 hay RB2min = R2 Giới hạn trên sẽ cho ra khoảng tần số mà mạch dao động có thể tạo ra đợc Giả thiết mạch đa hài phi... phân tích nguyên lý của mạch, cần phối hợp mạch ứng dụng hình 7.3 và sơ đồ cấu trúc hình 7.2 Khi mới đóng điện tụ C bắt đầu nạp từ 0V lên nên: - OP-AMP (1) có Vi+ < Vi- nê ngõ ra cso V01 = mức thấp, ngõ R = 0 (mức thấp) - OP-AMP (2) có Vi+ > Vi- nên ngõ ra có V02 = mức cao, ngõ S = 1 (mức cao) - Mạch F/F có ngõ S = 1 nên Q = 1 và Q = 0 Lúc đó, ngõ ra chân 3 có V0 VCC (do qua mạch đảo) làm Led sáng... 3) Mạch phi ổn đối xứng Trong mạch phi ổn cơ bản, do thời gian nạp và thời gian xả của tụ không bằng nhau nên dạng điện áp ở ngõ ra không đối xứng Ta có: tnạp = 0,69 (RA + RB)C txả = 0,69 RB.C Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối xứng, ngời ta có thể thực hiện bằng nhiều cách Cách thứ 1: Chọn điện trở RA có trị số rất nhỏ so với RB thì lúc đó sai số giữa tnạp và txả coi nh không đáng kể Điều này khó thực. .. đáp tuyến tần số ở ngõ ra bị giảm trong khoảng tần số thấp và thật thấp Ngời ta có thể bỏ tụ điện ngõ ra và gọi là mạch khuếch đại công suất OCL (do viết tắt của Output Capacitor Less: không có tụ điện ngõ ra) Mạch điện hình 4.1 là mạch công suất OCL với hai nguồn đối xứng VCC - Sơ đồ mạch điện 30V +V Rc3 T1 NPN D1 VR 1uF + 1kHz C1 Rb2 Ro1 1000uF + C2 Ro2 D2 T2 NPN Rl T3 Re3 VB1 = VE1 + VEE VB2 = VM ... công làm mạch Thiết kế số mạch điện tử lý thuyết Sau lắp ráp làm thành vỉ mạch hoàn chỉnh Bài 1: Cơ sở lý thuyết thiết kế lắp đặt mạch khuyếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor 1.1 Thiết kế mạch khuếch... lúc thông số mạch đợc tính lại nh sau: A V = AV = Ri (khi có t ụ CE) h ie RL (khi tụ CE) RE Trong RL gọi tải xoay chiều mạch Bài 2: Thiết kế mạch đa hài phi ổn theo thông số kỹ thuật sau: V... 1000Hz Mạch thay đổi đợc tần số dao động đầu 2.1 Lý thuyết thiết kế Mạch đa hài phi ổn 1) Sơ đồ mạch: Vcc Rc1 C2 R2 R1 C1 T1 Rc2 T2 2) Nguyên lý hoạt động Thông thờng, mạch đa hài phi ổn mạch