Lắp ráp mạch dao động tạo sóng vuông có tần số thay đổi được

¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥ LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân ¥ V * ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ Lời cảm ơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ^ooo«é> o^*Khoa Vật Lý rr đào tạo trường đại học thời kỳ độ để chuẩn bị trờ thành Bốn năm taậl xăto tiẫb nghiệp ỉ người giáo viên tương lai, kết thúc khóa đào tạo, hay bắt đầu khóa học đường ¥ ¥ đời Luận văn tốt nghiệp bước chuyển tiếp thời kỳ độ Đây thật phương pháp nguyên cứu khoa học phổ biến mà hữu ích cho sinh viên ¥ qua môn học mà em thật cảm thấy học nhiều từ việc thực luận ¥ văn, từ dạy tận tình quý thầy cô hướng dẫn, “những điều tưởng không làm ¥ ¥ thực hiện” ¥ Để hoàn thành luận văn này, cho em xin gửi lời cảm ơn đến Ban ¥ trường Không học năm trường, dạy bảo tận tình thầy cô Chủ Nhiệm Khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm TP HCM tạo điều kiện cho em thực ¥ luận văn Bên cạnh Quý Thầy, Cô truyền đạt kiến thức suốt khóa học ¥ ¥ chắn em hoàn thành luận văn cách hoàn chỉnh Cho phép em gửi lời cảm ơn đến tất Thầy, Cô nhà trường truyền đạt kiến thức cho em ¥ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phan Thanh Vân, tận tình hướng dẫn giúp đỡ, giải đáp khó khăn em suốt trình làm đề tài ¥ ¥ ¥ Em xin cảm ơn thầy Cao Anh Tuấn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành ¥ phần hàn mạch thực nghiệm ¥ Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến hội đồng khoa học xét duyệt luận văn Xin chúc sức khỏe quý thầy cô nhà trường ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ Sinh viên thực Kiều Thị Ny ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ V ^ ¥ ¥ ¥ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2009 SVTH: Kiều Thị Ny ¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥¥ Trang ¥ LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghệ thông tin làm thay đổi hoàn toàn mặt đời sống người, với tốc độ phát triển chóng mặt ấy, hệ thống kỹ thuật truyền thông ngày cải tiến, nâng cấp phức tạp hon Tuy nhiên việc đưa kỹ thuật vào giảng dạy trường đại học gặp phải nhiều khó khăn “Vô tuyến điện tử” môn học để giúp sinh viên sư phạm có kiến thức vệ hệ thống kỹ thuật truyền thông, có hiểu biết ban đầu hệ thống kỳ thuật số đại ngày nay, sở sinh viên tự tìm hiểu khám phá thêm ứng dụng khác để phục vụ tốt cho tiết dạy sau Với mục đích làm phong phú hiểu biết sinh viên môn “vô tuyến điện tử”, khám phá thêm ứng dụng linh kiện bán dẫn học, kích thích tò mò, ham hiểu biết sinh viên nên em chọn đề tài “lắp ráp mạch dao động tạo sóng vuông có tần số thay đổi được” Chúng ta thấy “ Mạch dao động tạo sóng vuông” có mặt khắp nơi sống chúng ta, từ thiết bị máy móc tinh vi nhớ, đếm, vi xử lý , đến hệ thống kỹ thuật điện công nghiệp đến mạch điện đơn giản hàng ngày mà thường thấy bảng chạy đèn quảng cáo, cột đèn giao thông Các bạn hình dung đơn giản : mạch dao động tạo sóng vuông mạch tạo tín hiệu logic 1, vậy, chúng có tác dụng biến đổi tín hiệu tương tự (như tín hiệu hình sin) thành tín hiệu logic (tín hiệu kỹ thuật số) Chúng tảng hệ thống kỳ thuật số ngày Nguyên cứu mạch dao động tạo sóng vuông cách giúp bạn tiếp cận đến hiểu biết sơ khai hệ thống kỹ thuật số, ngành điện tử mạnh thời đại ngày Không vậy, bạn tự tay chế tạo mạch điện tử có đèn nhấp nháy theo ý thích Sự dam mê tìm tòi khám phá nảy sinh từ mà bạn thấy sản phẩm “ nhấp nháy” Với chút kiến thức nhỏ luận văn, hi vọng mang lại cho bạn hiểu biết môn học, khám phá thêm nhiều ứng dụng, kích thích tìm tòi ham học hỏi bạn Vì kiến thức hạn hẹp hạn chế thời gian nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến bạn SVTH: Kiều Thị Ny Trang LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân NỘI DUNG CHÍNH Với mục đích trên, luận văn em sâu vào nội dung sau: PHẦN I:MACH DAO ĐÒNG TAO SÓNG VUÔNG Trong phần này, em sâu nguyên cứu loại mạch dao động tạo sóng vuông, số linh kiện thường dùng mạch Mach dao dông tao sống vuông: hay gọi mạch dao động đa hài Được chia làm loại: S Mạch dao động hai trạng thái bền S Mạch trạng thái bền V' Mạch không trạng thái bền Một số linh kiện: có nhiều loại linh kiện để xây dựng mạch, transistor BJT, IC OP AMP, linh kiện nhất, linh kiện khác tích hợp linh kiện TRANSISTOR BJT: linh kiện gồm lóp bán dẫn, nguyên lý hoạt động đơn giản thân thuộc với bạn sinh viên sư phạm Em khảo sát mạch dao động đa hài phiếm định sử dụng Transistor IC OP AMP: IC, hay gọi Khuếch Thuật Toán không phổ biến với bạn sinh viên sư phạm nên em sâu vào nguyên cứu hoạt động IC mạch đơn giản, khảo sát hoạt động IC tromg mạch đa hài phiếm định PHẦN ĩĩ: ỨNG DUNG CỦA MACH DAO ĐÒNG TAO SÓNG VUỐNG Đây phần lý thú, dễ theo dõi tránh làm rắc rối, em chia phần ứng dụng thành ba phần nhở IC OP AMP IC thường dùng mạch dao động đa hài phiếm định, phổ biến tạo nhấp nháy đèn LED bảng quảng cáo, bạn điều chỉnh độ nhấp nháy mạch R - c đơn giản, chúng dùng để theo dõi nhiệt độ đối tượng Loại mạch dùng rộng rãi y tế, hệ thống chiếu sáng đèn đường, bảng quảng cáo SVTH: Kiều Thị Ny Trang LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Đây mạch dao động hai trạng thái bền, chế tạo từ hoạt động hai transistor “ ON” & “ OFF”, cấu trúc bit thông tin Không thành phần việc tích họp nên IC khác mà chúng đơn vị thông tin nhớ, đếm tảng hệ thống kỹ thuật số IC555 Là IC tích họp, cấu tạo dựa hoạt động hai OP AMP Flip Flop, chíp vi mạch tạo sóng vuông hữu dụng Nó thường dùng để tạo sóng vuông mạch đa hài phiếm định mạch đa hài đơn ổn ( mạch dao động đa hài trạng thái bền) Trong mạch đa hài đơn ổn, IC có tác dụng rơ- le thời gian, thường sử dụng hệ thống dây chuyền sản xuất công nghiệp, để đếm sản phẩm Dùng IC độ nhạy hệ thống tăng lên Trong mạch đa hài phiếm định, thường ứng dụng việc tạo tiếng còi hú, hệ thống nhấp nháy đèn LED với giá trị tụ điện, chúng hệ thống đàn điện tử ngày PHẦN III: PHẰM MỀM ORCAD ORCAD giúp bạn việc tạo mạch điện sơ đồ nguyên lý trước, giúp bạn xác định định dạng trước thứ tự, vị trí, cách xếp linh kiện mạch hàn thực phần CAPTURE CIS Hoặc không thích hàn mạch, ORCAD giúp bạn tạo mạch in máy tính, bạn chọn trước linh kiện, loại chân thích hợp xếp chúng cho đẹp mắt nhờ dịch vụ làm giúp bạn mạch in theo ý thích PHẦN IV: THƯC NGHIÊM Trong phần em trình bày số kinh nghiệm thực nghiệm, bước em tiến hành hàn mạch, khảo sát tần số mà mạch dao động tạo Và số mạch mà em hàn €MƯON(GI SVTH: Kiều Thị Ny Trang !_ N p ^ T1 N p " LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân oTTẼMI MIỂIƯ VỂxung MACH ID)ÂO MẢHo yêu cầu tín hiệu ĨE)(Ụ)N(S khoảng ĨE)Á thòi gian lâu Điều đạt mạch giao tiếp có chứa đa hài đơn ổn I MÁCH DAO ĐỒNG ĐA HÀI: Mach không trang thái bền: Hầu hết hệ thống kỹ thuật số yêu cầu vài loại dạng sóng định thời, ví dụ tạokhởi xung vuôngchovớitấtđộcả rộng xung tần nguồnDùng xungđểkích cần thiết hệ thống tuầnsốtự cho địnhtrước thời Mạch Trong có cáchai hệ trạng thống thái kỹ không bền, trình hoạt chuyển đổi từnhất trạng(không thái sang trạng tháicáckhác thuật số, dạngquá sóng hình chữđộng nhậtnólà điều tự kiện uớc muốn giống nhu hệ mà không kích khởi từ bên thống tuongcần tự ởcó xung thuờng sử dụng tín hiệu hìnhMạch sin) dùng làm nguồn xung khóa mạch Sự tạo dạng sóng hình chữ nhật ( sóng vuông) đuợc gọi đa hài Người ta thiết kế mạch dao động đa hài nhiều linh kiện khác nhau: Mạch dao động tạo sóng vuông gọi mạch dao động đa hài dùng transistor BJT, vi mạch OP AMP ( gọi mạch khuyếch đại dùng thuật toán), cổng Tùy theo chế độ hoạt động nguời ta phân biệt thành ba loại: logic, IC555, IC556 > Mạch hai trạng thái bền mạch Trigger hay Flip- Flop Cho đến vài năm gần đây, mạch đa hài thiết kế cách sử dụng thiết > Mạch trạng thái bền mạch dao động đa hài đon ổn bị rời rạc điốt chân không, transistor BJT , ngày chúng trở nên lỗi thời có nhiều > Mạch không trạng tháisửbền hoặcICmạch hài phiếm IC thị trường, việc dụng làm dao chođộng mạchđagọn gàng, định dễ mắc, độ xác cao, thuận lợi Mach hai trans thái bền: Em cứutầncáckhuyếch mạch dao trạngtầng tháinày bềnghép (mạch đa Mạch cấusâu tạonguyên gồm hai đại, động trongđađóhài ngõkhông vào vớidao ngõđộng hài định) dùng đa duơng hài phiếm OP AMP đổi tầngphiếm qua mạch RC transistor tạo thành BJT, vòng mạch hồi tiếp khépđịnh kín dùng Nhờ mạch có luôntầntồnsốtạithay hai trạng thái bền vững, trạng thái tuơng ứng với transistor dẫn transistor tắt, đổi trạng thái có xung kích khởi từ bên Mạch thuờng đuợc dùng làm thành Cấu tạo: phần nhớ hệ thống kỹ thuật số Cùng đế bán dẫn tạo tiếp xúc công nghệ p-n gần để Mạch trạng thái bền: linh kiện bán dẫn cực gọi transistor lưỡng cực (bipolar) V Bình thuờng mạch tồn trạng thái bền có xung kích khởi mạch chuyển sang trạng thái không bền sau khoảng thời gian định mạch tự động trở trạng thái bền ( mà Tranzito n-p-n Tranzito p-n-p không cần có xung kích khởi bên ngoài) Thời gian mạch tồn trạng thái không bền không Hình II.9 phụ thuộc vào độ rộng xung kích khởi mà phụ thuộc vào trị số linh kiện mạch Mạch đuợc gọi mạch nhịp xung kích khởi tạo nên xung nhung bề rộng xung lại khác hẳn Mạch hữu dụng tạo xung tuơng đối dài (hàng chục mili giây ) từ xung hẹp Ví dụ vi xử lý phát tín hiệu cho thiết bị bên để in nội dung SVTH: Kiều Thị Ny Trang 76 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Mỗi transistor lưỡng cực có tiếp xúc p-n gồm lớp: > Lóp gọi lớp gốc ( base) kỷ hiệu B, có nồng độ tạp chất thấp có bề dày mỏng, khoảng lOpm > Lóp phát ( emitter) ký hiệu E, có nồng độ tạp chất lớn > Lóp góp ( collector) ký hiệu c, có nồng độ tạp chất trung bình Nguyên tắc hoạt động: - Ta xét hoạt động transisto NPN Muốn transisto hoạt động được, phải có đủ điều kiện: ♦> Tiếp tế: - Phải cung cấp điện áp cho cực c, E cực tính nguồn điện Ecc + Nếu transistor NPN ƯCE > + Nếu transistor PNP ƯCE < ♦> Phân cuc: - Phải cung cấp điện áp cho cực B, E cực tính nguồn điện EB +Xét trường họp có nguồn E cc, nguồn EB : CE coi gồm điôt CB BE mắc nối tiếp, điôt mắc ngược chiều nên không cho dòng điện qua CE +Xét trường hợp có nguồn E B nguồn Ecc: điốt BE phân cực thuận, electron ( hạt dẫn đa số lóp e) qua mối tiếp xúc PN vào lóp B để nguồn E B Chỉ có dòng IB, dòng Ic mạch nguồn Ecc- Dòng IB lớn, nguồn EB lớn SVTH: Kiều Thị Ny Trang LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _GVHD: Phan Thanh Vân +Xét trường hợp có nguồn Ecc nguồn EB: điốt BE phân cực thuận, electron ( hạt dẫn đa số lớp e) qua mối tiếp xúc vào lớp B, lớp B electron hạt dẫn điện thiểu số (không bản), khuyếch tán nhanh qua lớp B (rất mỏng cở vài pm) để vào lóp c Ở electron lại hạt dẫn đa số, nên bị nguồn Ecc hút mạnh tạo nên dòng Ic - Ta thấy, dòng Ic mạnh dòng IB lớn bề dày lớp B nhỏ ^Vậy: + Khi IB = : dòng lo + Khi IB lớn: dòng Ic lớn + Ta nói dòng qua cực B (cỡ nA) điều khiển dòng điện qua Ec (cỡ mA) Transistor Vì vậy, cực B gọi cực khiển - Neu coi cực E nguồn phát hạt dẫn đa số, hạt phần nhỏ chạy qua cực gốc B tạo dòng IB, phần lớn lại chạy đến cực góp có: c để tạo nên dòng Ic Vậy ta luôn IE — IB + Ic Trong IB cỡ na Ic cỡ mA( IB« Ic), nên ta xem: IE ~ Ic -Ta gọi hệ số khuyếch đại dòng điện transistor ỉc J3 = - Ngoài dịch chuyển hạt dẫn đa số, tồn dòng dịch chuyển hạt dẫn thiểu số (lỗ trống) từ lớp c qua B đến E Dòng dịch chuyển tạo nên dòng ngược ICEO Vậy ta có: Ic = p IB + ICEO - Hoạt động transistor PNP giống phải thay đổi sau: < Hạt dẫn đa số lỗ trống phát từ E để đến c - Tiếp tế vào cực EB cho UBE c E nguồn Ecc để ƯCE < Phân cực cho BE nguồn Các chế độ làm việc transỉstor Transistor có chế độ làm việc: chế độ khóa, dẫn bảo hòa, chế độ khuyếch đại Khi xét đặc tính transistor người ta thường quan tâm đến quan hệ dòng điện I c điện áp ƯCE IB không đổi, ta có họ đặc tuyến Ic=f(UCE), IB = const có dạng nhu sau: SVTH: Kiều Thị Ny Trang LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI ƯCE GVHD: Phan Thanh Vân liên hệ với Ic theo phương trình ƯCE = Ecc — IcRc Gọi phương trình đường thẳng tải biểu thị đường thẳng Ac hình Điểm cắt ÀC với 1,2,3 giao điểm làm việc transistor, xác định dòng điện Ic điện áp ƯCE transistor ứng với giá trị IB Khi IB tăng điểm làm việc tiến gần đến điểm uốn đường cong 1,2,3 IB tăng đến giá trị Ic không tăng lên nữa, ta nói Ic đạt giá trị bão hòa ICbh Dòng tương ứng với gốc bảo hòa IBbh Ị _ I Cbh Bhh — p Điểm cắt K đường ÀC với đường cong (1) tương ứng với I B = 0, gọi điểm khóa Điểm cắt M đường AC với đường cong (3) tương ứng với I B = IBbh gọi điểm mở bão hòa Khi transistor làm việc điểm khóa k : IB = Ic~ 0, ta nói transistor khóa Khi transistor làm việc điểm mở bảo hòa m : IB = IBbh Ic = Icbh = Icmax (ƯCE ~ 0), ta nói transistor mở bảo hòa SVTH: Kiều Thị Ny Trang 10 I í o = èíIcdt = è -dt = cc^1 0t t LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _ GVHD: Phan Thanh Vân A Transỉstor làm việc vói chế đô dẫn khóa bào hòa: Sơ đồ mạch điện chế độ khóa điện tử transistor K tắt đóng mở tay hay tự động Khi khóa k mở: ƯCE = - EB < 0, tiếp xúc BE bị phân cực ngược, electron từ E không qua vùng B nên IB = transistor khóa, dòng qua điện trở tải RT Khi khóa k đóng: /.=/,-/,= Ecc ~U”E - E*E ~E‘ * R, R2 Với ƯBE ~ 0,6V , ta chọn Ri, R2, Ecc, Eb cho : ĩ_ ĩ —ĩ — Chh — E cc B Bbh J Thì transistor mở bảo hòa E Lúc ta có ƯCE ~ ov /c = —^nêu công tăc K đóng, mở có chu kỳ với thời gian J J rdễRdàng thay đổi trị số I0Rbằng cách thay đổi trị số đóng a Từ rtaRc đóng tđ = at với t thời gian đóng ngắt công tắc), a = tđ /t gọi tỉ số đóng dòng điện qua điện trở tải Rt có dạng nhu hình vẽ trị số trung bình dòng điện : \T SVTH: Kiều Thị Ny \aĩ E E Trang 11 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Qua hình vẽ trên, ta thấy thực tế đóng điện, dòng I c không tăng đến trị số Icbh mà đạt đến ICbh sau khoảng thời gian ton, t 0ff thời gian cần thiết để hạt mang điện transistor tích lũy dịch chuyển Cũng nhu lúc tắt, dòng điện không giảm từ ICbh không mà phải có thòi gian t 0ff, thời gian cần thiết để hạt dẫn phân tán trở lại phục hồi trạng thái khóa Vậy để transistor đóng mở cách đáng tin cậy, chu kỳ đóng, cắt t phải lớn ton+toff Do tần số đóng, cắt lớn cho phép khóa k là: B.Transistor làm viẽc vói chế đô khuyếch đai: So đồ mạch điện chế độ khuyếch đại transistor nhu hình đây: lúc nguồn phân cực EB phải có chiều hình vẽ tiếp xúc BE phân cực thuận SVTH: Kiều Thị Ny Trang 12 |Si Orcad Capture [DAO DONG DA HAI opj] File Design Edit View J Accessories Reports ỌMH.I ạl > Annotate Options Window Annotate LVTN: DAO Back ĐỘNG ĐA HÀI Cu File Hierarchy I E Cu Design Resources - ỊIẸII \dao dong da h Ẽ3 SCHEMATIC ẼI 2222 Part Manager ► Design Rules Check., Create Netlist Cross Reíerence Bill of Materials ẼD Library Export Properties Ẻ Cu Outputs Import Properties ÍR^l \dao dong da h GVHD: Phan Thanh Vân PCB Update Properties Generate Part rI Referenced Projects Chúng ta tiến hành kiểm tra lỗi máy không báo lỗi việc tiến triển tốt đẹp, nghĩa ta làm xong phần mạch nguyên lý Chúng ta tiến hành tạo tập tin để Capture CIS liên thông với Playout Plus Bưóc 5: Chúng ta tiến hành tạo tập tin có họ “.MNL” Bạn nhấp vào biểu tượng Capture dạng trang quản lý dự án sau: Cu File I ?S0 Hierarchy Ị _ - Ũ Design Resources Chúng ta vào Tool/ Creat Neslist SVTH: Kiều Thị Ny Trang 62 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _GVHD: Phan Thanh Vân II CAPTURE CISLIÊN THÔNG VỚILAYOƯTPLUS Chúng ta biết, trang vẽ Capture CIS, người ta dùng ký hiệu để vẽ mạch điện nguyên lý Một ký hiệu Capture CIS có thành phần sau: Phần hình vẽ, gồm nét khái quát linh kiện, hình vẽ ký hiệu không phản ánh hình ảnh thật linh kiện Các chân nối ký hiệu, thấy chân nối linh kiện thành phần quan trọng ký hiệu Layout Plus Cách mở trình Layout Plus để vẽ bảng mạch in Bạn nháy chuột tiêu hình Layout Plus Trong khung này, ta chọn thẻ Layout Bạn thấy cửa sổ sau: Sau lúc, bạn vào trình Layout Plus, bạn chọn mục File, chọn mục New, bạn thấy cửa sổ Load Template File Layout Plus yêu cầu bạn chọn dạng tập tin tạm thòi (tập tin có họ “.tpl”), lúc bạn chọ nạp tập tin dùng định dạng cho bảng mạch in có họ “.tch” chọn tập tin DEFAULT Bạn nhấn phím Open Lúc Layout Plus cửa sổ Load Nestlist Source Ý muốn bạn cho mở tập tin Nestlist (lấy họ “.mnl”) Trong cửa số Load Nestlist Source, chứa tập tin họ “.mnl” Bạn nháy nhịp nhanh tên tập tin DAO DONG DA HAI MNL, mở tập tin Layout Plus, Layout Plus cho tạo vẽ với tên DAO DONG DA HAI lấy họ “.max” Chú ý từ vẽ nguyên lý, tức từ tập tin có họ “.mnl” tạo sẵn, bạn tạo nhiều mạch in Playout Plus cách thay đổi tên gọi tập tin có họ “.max” Ở cửathủ sổ tục này, biếttalàsẽsẽ chuyển đồ cho mạch Xong banCapture đầu, tiếpCIS theocho chủng chọn chânsocam cácđiện linh nguyên kiện: lý dạng tập tin Neslist dùng Plus tên vị ECO trí tậputility tin đồng bạnkhung nhấn Sau cho trình Save Layout cửa sổ Automatic xuấtmục hiện,Browse, bên có ýmột nút hộpOK thoại khác ,đó hộp thoại Link Footprint to Component thông báo chương trình không Đếnchân đây, cắm bạn cho hoàn thànhResistor, cônglúc việc làmtatrong trình chọn Capture hãycho chuyển vào tìm thấy linh kiện nàyphải chúng cần phải chân cắm điện trở: Layout Plustrái để vẽ bảng cách footprint tự động to Component, hộp thoại Footprint for R xuất nhấp chuột vào nútmạch Linkin Existing hiện, khung Libraries chọn thư viện chân cắm Jumper, khung Footprint chọn chân SVTH: Kiều Thị Ny Trang 64 63 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _GVHD: Phan Thanh Vân Hộp thoại Link Footprint to Component lần luợt xuấn thông báo thiếu chân cắm cho LED Tụ Để chọn chân cắm cho tụ điện LED, khung Libraries chọn Jumper, khung Footprint chọn Jumper 400 khoảng cách hai chân cắm không xa Tiếp theo chương trình thông báo không tìm thấy chân cắm cho transistor Trong khung Libraries hộp thoại Footprint for Resistor Var Footprint for transistor chọn thư viện chân cắm TO, khung Footprint chọn chân cắm mang tên T0225AB Nhấp OK Việc chọn chân cho linh kiện quan trọng, phải phù họp với chân cắm linh kiện, số chân số thứ tự chân Đế chọn chân linh kiện cho phù họp bạn phải ngồi xem loại chân có thư viện, hình dạng chúng Việc đòi hỏi nhiều thời gian, bạn nhớ số loại chân linh kiện Sau thực xong việc chọn chân cắm cho linh kiện, hình đen Layout xuất toàn hình dạng linh kiện dây nối chân linh kiện Bây chuyển sang bước xếp lỉnh kiện : Thông thường thực tế, người ta cố gắng xếp linh kiện mạch in gần giống sơ đồ nguyên lý để dễ dàng kiểm tra sửa chữa Để xếp linh kiện ta nhấp vào biểu tượng Component Tool p công cụ Đưa trỏ chuột đến linh kiện cần xếp, nhấp trái để chọn nó, lúc biểu tượng chuột biến thành hình chữ thập nhỏ linh liên chuyển sang màu tím, sê di chuyển xoay SVTH: Kiều Thị Ny Trang 65 Sweep/Layer Name Enabled Cost INNER2 No Preliminary Route TOP No BOTTOM Yes INNER1 No INNER2 No Maze Route TOP No BOTTOM Yes INNER1 No INNER2 No T Mpvt 11 Direction Between 50 80 Horz 30 50 80 Horz 50 20 Vert LVTN: DAO ĐỘNG HÀI GVHD: Phan LVTN: DAO ĐỘNG ĐAĐA HÀI _GVHD: PhanThanh ThanhVân Vân 50 20 Vert 50 80 Horz 50 80 Horz 20 Vert 20 Vert 80 Horz 30 30 30 30 linh kiện (bằng cách nhấn phím R) nhằm tối ưu hoá việc đặt linh kiện, đến vị trí cần đặt ta nhấp chuột trái để định vị 50 Net Name 50 50 VVidth Color Min Con Max GND N00711 N00728 N00763I I J 25 27, 30 25, 27 30 25, 27, 30 Routing Enabled Yes Yes Yes Yes Share Yes Yes Yes Yes Weight 50 50 50 50 Recom Rule std std Std std Sau nhấp phải chuột, chọn lệnh Properties, hộp thoại Edit Nets xuất : MS Nets Đe dễ nhìn xoá hết ký tự thích linh kiện cách chọn biểu tượng Text Tool u công cụ Di chuyển chuột đến Text, nhấp trái chuột để chọn Vì để chỉxoá tạo lớp nên cột TOP, INNER1, INNER2 chuyển Yes thành No: nhấn phím Delete Trong cột Enabled, chọn tô đen lớp mà không muốn tạo mạch in Sau nhấp phải chuột chọn lệnh Properties (hoặc dùng tổ hợp phím Ctrl + E), hộp thoại Edit Layer Strategy xuất nhấp chuột vào Routing Enabled để bỏ chọn nhấn OK Lúc cửa sổ thông số Route Layer chuyển Yes thành No \msM Route Layer A Bây ta tiến hành chọn lớp cho mạch in, vào biểu tượng View Spreadsheet công cụ để chọn Đối với mạch ta tạo lớp BOTTOM Tiến hành : Chọn lệnh Strategy / Route Layer từ menu Cửa sổ Route Layer xuất Tiếp theo định độ rộng cho đuờng mạch in: Nhấp chọn biểu tuợng View Spreadsheet chọn lệnh Nets Hộp thoại Nets xuất hiện, cột Width chọn tất dòng SVTH: Kiều Thị Ny Trang 66 67 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân xếp linh chúngConn ta vẽ khung nhằm giới hạn kíchứng thuớc Nhập Sau cáckhi giákếttrịthúc vàoviệc cácsắp khung Minkiện, Width, Width,viền Max Width tuơng 25, bảng in: thông Chọn số biểu Tool trênthông thanhthường công cụ,các đuagiáchuột trí 27, mạch 30 (Các nàytuợng chúngObstacle ta chọn tuỳ ý, p" trị đãđến nêu vịhoặc góc giá trái trị của20,bảng in, nhấp để vẽ nhấp phải chuột chọn lệnh 25, mạch 30) Nhấp OK chuột Lúc Khi dòngkết củathúc, cột Width hộp thoại Nets End xuất Command thông số mà ta vừa nhập Đen ta cho chương trình tự động chạy để tạo mạch in: Nhấp vào Auto / Autoroute / Board, sau công việc hoàn tất, có hộp thoại thông báo, ta cần nhấp vào OK Trên hình xuất bảng mạch in hoàn tất Bây ta đặt tên nhằm thích cho bảng mạch : Nhấp chọn biểu tuợng Text Tool công cụ SVTH: Kiều Thị Ny Trang 69 68 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _GVHD: Phan Thanh Vân Sau đưa trỏ chuột vào vùng làm việc nhấp phải chuột, chọn lệnh New, hộp thoại Edit Text xuất hiện, khung Text String nhập vào tên mà ta muốn đặt Sau nhập xong nhấp OK Khi đầu chuột có khung chữ nhật, di chuyển chuột để đưa khung đến vị trí cần đặt nhấp trái chuột để định vị Như vậy, thực xong việc vẽ thiết kế mạch in cho mạch đèn chóp nháy Các bạn thấy việc xếp tốt linh kiện cho ta mạch in đẹp mang tính thẩm mỹ cao Sau cho chạy mạch nối tự động linh kiện,bạn thấy đường chạy không đẹp ý muốn, bạn vào lại phần Auto/Urount/Board Đe xóa lớp nối, tiến hành xếp lại linh kiện cho chạy lại ta mạch in ý muốn SVTH: Kiều Thị Ny Trang 70 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA GVHD: Phan Thanh Vân HÀI Các bạn làm mạch nguyên lý với loại IC Khó khăn gặp phải hình dạng chân IC không mong muốn, điều không cả, bạn vào Edit Property để chỉnh sửa, hướng dẫn phần Trong phần liên thông với Playout Plus, bạn gặp khó khăn việc chọn chân cho linh kiện, không cả! bạn chọn nhanh loại Footprin có số chân lớn được, sau vào trang vẽ, xếp xong mạch, bạn nhấp phải vào linh kiện vào Edit Properties , vào mục Footprints để chọn lại chân nhấp OK Thông thường với IC có chân bạn chọn loại chân D100B mục Liberies loại D100B/8/W.300/L.450 mục Footprints Đây mạch in với IC OP AMP mạch đa hài phiếm định mà làm: SVTH: Kiều Thị Ny Trang 71 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Qua phần hướng dẫn sơ đây, cộng với chút khả tự học bạn, tin bạn thực mạch ORCAD phức tạp Chúc bạn thành công!!! SVTH: Kiều Thị Ny Trang 72 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân CMƯCGMG nv?™ực NQMỆM Hàn mạch thực nghiệm phần lạ lẫm bạn sinh viên sư phạm, thật không khó Chỉ cần bạn có chút lý thuyết linh kiện chút hứng thú với điện tử, tin bạn tự lắp ráp hàn cho mạch điện tạo sóng vuông với tần số ý muốn Việc hàn mạch đơn giản, không yêu cầu kv thuật cao, không yêu cầu khéo tay, yêu cầu cao tính cẩn thận tỉ mỉ bạn Hãy làm số mạch thực nghiệm nhé! Các bạn thấy rằng: U đòi điện tử thú vị ” I.MACHĐA HÀI PHIẾM ĐINH DÙNG IC OPAMP: Buởc 1: Mô hình mach ta: bien tro r —•'vV''cuc duong nguon 1n Buởc 2: Chon mua linh kiên Với mô hình trên, ta chọn giásau: trị linh kiện s Rl=10kn=R2 s s R3=22kn ✓ Tụ C1 = 4,7pF s Đèn LED D s Nguồn điện đối xứng V, 15 V s Biến trở (HIOOkEì SVTH: Kiều Thị Ny Trang 73 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân s ICOP AMPloạipA741 s Một số dây nối Bước 3: Chay thử mach hàn Ta tiến hành mắc mạch bạn mạch chạy thử trước Neu có sai sót ta chỉnh sửa mạch trước Khi mắc mạch, ta ý số điểm sau: V' Trên IC không ghi số thứ tự chân, vậy, ta phải nhìn kỹ IC có dấu chấm tròn, chân số 1, sau đếm ngược chiều kim đồng hồ chân số S Chân số ta nối với cực dương nguồn, chân số nối với cực âm Chân mass nối với nguồn ov Chân số 1,5, chân bỏ trống s Đối với tụ hóa, tụ phân cực, cực âm cực dương, thông thường cực âm cực có chân ngắn hơn, bạn xem tụ, chân âm chân mà thân tụ có sơn màu đen kỷ hiệu dấu trừ S Biến trở có chân, có hai chân nối lại với Sau kiểm tra hết tất dây nối mà mạch không chạy, thay IC khác, số IC bị cháy Do số lý khách quan đó, mà linh kiện không hoạt động được, điều đòi hỏi bạn phải mua nhiều linh kiện loại để tiện cho việc thay Bước 4: Tiến hành hàn mach Trước hết bạn phải rằng: bạn có bo mạch để hàn, có mỏ hàn chì Bạn phải hình dung đầu xếp nơi đặt linh kiện, để hàn mạch ta không gặp phải rắc rối chạy dây nối linh kiện Việc xếp trước linh kiện, không làm bạn đỡ nhọc công hàn mà tạo tính thẩm mỹ cho mạch hàn bạn Khi hàn mạch bạn nên ý số điểm sau: S Đối với IC, ta không hàn trực tiếp IC mạch, mà bạn nên mua đế IC phù hợp với số chân IC Việc hàn đế IC trước, tránh làm hỏng IC ta hàn trực tiếp, độ nóng mỏ hàn làm cháy IC Mặt khác, IC bị hỏng, ta dễ dàng thay IC khác s Khi hàn chân IC không chì chảy nhiều làm dính chân IC s Không nên bẻ bỏ chân linh kiện, hữu ích cho việc nối linh kiện SVTH: Kiều Thị Ny Trang 74 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Mặc dù chạy tốt, không mang tính thẩm mỹ cao chưa có kinh nghiệm hàn mạch nên xếp linh kiện không đẹp Cũng mạch vậy, bạn xem lại sản phẩm thứ hai mình! Hoặc bạn tự tay thiết kế cho mạch tương tự với dòng chữ mà yêu thích Lưu ý, đèn LED mắc song song bạn phải thận trọng mối hàn, không chúng dính SVTH: Kiều Thị Ny Trang 75 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân 4- Khảo sát mach: Như giới thiệu phần lý thuyết, mạch đa hài phiếm định dùng IC OP AMP để tạo xung vuông có tần số thay đổi Biến trở Rbientro -H00kf2 dụng cụ dùng để thay đổi tần số xung Đèn LED, dụng cụ giúp ta nhận thấy thay đổi tần số Khi ta chỉnh biến trở, thấy độ nhấp nháy đèn LED thay đổi Tần số mạch tính theo công thức: / = - • 2,2(R3 +Rhientro)C Tần số lớn mạch: Khi R3 = 22kíT; Rbientro= ôn / = -—T - - 4,4 ■' 2,2 (R, + RUen,JC Tần số thấp mạch: Khi R3 =22kn, Rbieniro= lOOkEì / = ! 0,79 Hz ■' 2,2 (R, + RUen,JC Với tần số mắt ta phân biệt rõ nhấp nháy đèn LED SVTH: Kiều Thị Ny Trang 76 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _GVHD: Phan Thanh Vân // MA CH CHÓNG TRỘM DÙNG IC 555 Đây loại mạch đa hài phiếm định, IC555 thường sử dụng mạch đa hài hai loại mạch: mạch đa hài trạng thái bền mạch đa hài phiếm định Tuy nhiên mạch trạng thái bền IC555 có tác dụng Rơ-le thời gian Nó ứng dụng rộng rãi công nghiệp, vi xử lý máy vi tính Em chọn mạch đa hài phiếm định mạch gần gũi với Tiến hành xếp linh kiện phần mềm ORCAD, ta có mạch sau: SVTH: Kiều Thị Ny Trang 77 LVTN: DAO ĐỘNG ĐAGVHD: HÀI Phan Thanh Vân Bước 2: Chon mua linh kiên Với mô trên, tiến hành mua linh kiện với trị số sau: Cl=47pF C2= 10nF C3= 10nF C4 = 4,7pF Rl=18kQ R2= lOOk Q R3=56kQ R4= 47k Q R5=100Í2 Loa íì- 0,5W Nguồn 12V 15V Cũng tiến hành tưong tự mạch hàn trên, ta tiến hành cho thử nghiệm mạch bảng mạch chạy thử trước, mạch chạy tốt ta tiến hành hàn Các bạn xem sản phẩm Với chút kinh nghiệm nhỏ nhoi số sản phẩm đơn giản, hi vọng giúp ích bạn việc tiến hành hàn mạch điện theo ý thích SVTH: Kiều Thị Ny Trang 78 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Tài liệu tham khảo chính: 1) Giáo trình Vô Tuyến Điện Tử - ThS Phan Thanh Vân - Tài liệu lưu hành nội (dành cho sinh viên đại học sư phạm)- 2003 2) Kỹ thuật xung - Nguyễn Như Anh - Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM - 2007 3) Giáo trình kỹ thuật xung - số - Tiến sĩ Lương Ngọc Hải - Nhà xuất giáo dục 4) Các mạch định thời & Bộ nhớ bán dẫn - chủ biên Nguyễn Minh Đức - nhà xuất tổng họp Thành Phố Hồ Chí Minh 5) Các mạch điện tử chọn lọc - kỹ sư Nguyễn Đức Ánh - Nhà xuất trẻ 6) Điện tử công nghiệp & Cảm biến - kỹ sư Nguyễn Tấn Phước - nhà xuất trẻ 7) Chuyên đề tự học ORCAD - người biên soạn Vương Khánh Hưng 8) Dạy học nghề: điện tử kỹ thuật số - Th.s Phạm Thanh Đường- nhà xuất đại học quốc gia TP HCM 9) Giáo trình điện tử EDA: Vẽ thiết kế mạch in Orcad - Tủ sách STK 10) Mạch điện tử - Lê Tiến Thường - nhà xuất đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Và số trang Web giaoducvn_net-codientu-ki_thuat_cdt-dien_tu-vi_mach_so-chuong_3 htm Wikipedia tiếng Việt.htm SVTH: Kiều Thị Ny Trang 79 [...]... xung ,ta có thể thay đổi các giá trị của tụ điện hoặc điện trở (lưu ý là thay đổi trong giới hạn cho phép) SVTH: Kiều Thị Ny Trang 15 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _ GVHD: Phan Thanh Vân Lúc này chu kỳ : T = 0,7 R2C2 + 0,7RjCi => tần số được tính theo công thức : f= ———-— 0, 7(R2C2 + RỊCỊ) • Ảnh hưởng của tu c đến tần số của hê : Bằng cách thay đổi giá trị c, đo tần số dao động từ máy dao động ký... cao Mạch dao động đa hài thường được chế tạo dưới dạng IC tích họp, hay những mạch logic để khắc phục những nhược điểm trên Ta có thể tìm hiểu ứng dụng của mạch dao động đa hài thông qua hoạt động của những IC này trong một số mạch sau: LOPAMP 1 Mạch đa hài phiếm định dùng OPAMP Thường được sử dụng để tạo dãy xung vuông góc với những tần số xác định thường được dùng phổ biến nhất là làm mạch điều... mạch không dao 1 Bình thường định giới độngNhư nên đã dòng rấtthiệu nhỏ ở khái niệm về mạch dao động đa hài, Flip Flop là mạch dao động hai trạng thái Neu bền, có tạokẻra gian xungxâm vuông và thì chỉ một đổi hay trạngvaithái khi đóng, có xung khởirole từ bên Flip-RLA/1 Flop nhập, khóa làm kích Ti dẫn, RLAngoài hút, má còn được gọidao là mạch khảcấp năng nhớ tínhâmnày đóng, mạch động có được điện vàvìloađặc... nay Mạch dao động đa hài tạo ra sóng vuông có thể được tạo ra từ nhiều linh kiện điện tử khác nhau, tùy theo mục đích sử dụng và trạng thái hoạt động của mạch mà người ta sử dụng các cách mắc, các linh kiện và các trị số khác nhau Ngày nay, việc tạo ra mạch dao động đa hài bằng những linh kiện rời rạc không còn được sử dụng nữa, vì tính phức tạp và tốn khá nhiều diện tích, và độ tin cậy không cao Mạch. .. nhật thời gian mà t] tắt) Chu kỳ dao động của mạch là: T = ATi + ÀT2 Khi T1 dẫn, c2 được nạp qua R2 A TỊ ~ ln2 c~ T2 dẫn, Ci được nạp qua Ri |ÃT7~ ln2 C1.R1I T = (Ci.Ri+C2.R2)ln2| Nếu ta chọn R2 =Ri=R và C] = c2= c, tần số của xung được xác định bởi: 2RCÌn2 SVTH: Kiều Thị Ny Trang 14 & F 1,4 RC GVHD: Phan Thanh Vân LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _ 5 Mạch có tần số thay đỗi được Ảnh hưởng của R đến hoat... thực hiện được Do đó trong thực tế thường chọn cách điều chỉnh bằng biến trở, điều này cho phép thay đổi điện thế phân cực cho cực nền của transistor tắt Trên hình bên là so đồ mạch dao động cho phép điều chỉnh tần số, trong đó hệ số bão hòa của transistor dẫn không thay đổi trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh của tần số À TỊ « C2R2 ln 1 A T2 « CịRị ln RL2 1+—^L J R ■L J Chu kỳ dao động của mạch là: T... 21 20 LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI _ GVHD: Phan Thanh Vân 4 IC OPAMP trong mạch so sánh: Hiện nay, phần tử cơ bản dùng làm mạch so sánh tương tự là OP AMP, làm việc ở chế độ khóa Chúng ta sẽ đi tìm hiểu hoạt động của mạch so sánh tương tự để biết rõ nguyên lý hoạt động của một OP AMP trong mạch dao động đa hài phiếm định Có hai loại mạch so sánh: • Mạch so sánh số: mạch so sánh hai số nhị phân,... kỳ: Ta thấy c và f biến đổi tuyến tính trong mọi trường hợp Với mạch điện như trên ta thấy dạng xung ra không hoàn toàn vuông , nguyên nhân là do quá trình nạp xả của các tụ điện Để khắc phục nhược điểm này ta sẽ cải thiện mạch theo so đồ sau: SVTH: Kiều Thị Ny Trang 16 r Ru'' 1+—^ LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân Chỉnh nhuyễn tần số dao động của mạch bằng cách thay đổi điện dung của các... +Ưbh=+Ưcc-(3-^4v) Cũng có mạch so sánh cho hai mức logic L, H ở đầu ra có thể lựa chọn theo yêu cầu sử dụng Theo cấu trúc, mạch so sánh tương tự chia làm hai loại: ❖ Mạch so sánh hở (còn gọi là mạch so sánh không trễ) Sơ đồ có cấu trúc hở, không có sự phản hồi điện áp ở đầu ra về cửa vào ❖ Mạch so sánh vòng kín (còn gọi là mạch so sánh có trễ hoặc Trigger Smith) Sơ đồ có cấu trúc vòng kín, có sự phản hồi dương... R ỉ K \ LVTN: DAO ĐỘNG ĐA HÀI GVHD: Phan Thanh Vân T2 = R’C.ln(l+^2-) Dạng xung xung ra ở mỗi nửa nhau trongởcùng Vậy để tạo độ rộng ra khác h một i nữa chu kỳ thì tụ phải nạp và xả theo hai con R, có độ rộng đuờng khác nhau kỳ Sausẽđây là sơ đồ khác mạchnhau T=(T,+T2).ln(l+^) => chu kỳ dao động T = Ti + T2 vớiT, = R.C.ln(l+^-) 6 Mạch đa hài phiếm định dùng OP AMP có tần số thay đỗi được Từ công thức ... biết sinh viên nên em chọn đề tài lắp ráp mạch dao động tạo sóng vuông có tần số thay đổi được Chúng ta thấy “ Mạch dao động tạo sóng vuông có mặt khắp nơi sống chúng ta, từ thiết bị máy móc... động tạo sóng vuông, số linh kiện thường dùng mạch Mach dao dông tao sống vuông: hay gọi mạch dao động đa hài Được chia làm loại: S Mạch dao động hai trạng thái bền S Mạch trạng thái bền V' Mạch. .. thuật số IC555 Là IC tích họp, cấu tạo dựa hoạt động hai OP AMP Flip Flop, chíp vi mạch tạo sóng vuông hữu dụng Nó thường dùng để tạo sóng vuông mạch đa hài phiếm định mạch đa hài đơn ổn ( mạch dao