Tài liệu hướng dẫn thực hành cơ sở Học viện CNBCVT

Tài liệu hướng dẫn thực hành cơ sở Học viện CNBCVT cho chuyên nghành Điện Điện tử. Đây là tài liệu hướng dẫn dành cho sinh viên năm thứ 3. Nội dung có 3 phần: mô phỏng mạch điện tử, lắp ráp các mạch điện tử số, lắp ráp các mạch điện tử tương tự

Trang 1

1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC MỞ

BÀI THỰC HÀNH MÔN THỰC HÀNH CƠ SỞ

(Tài liệu dành cho sinh viên)

Biên soạn: Ths Nguyễn Đức Minh

Họ tên sinh viên:

Mã số sinh viên:………

Lớp:………

Hà nội, ngày… tháng… năm…

Trang 2

2

MỤC LỤC

Trang PHẦN 1 MÔ PHỎNG, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

TRÊN MÁY TÍNH

5

Buổi thực hành số 1 Các linh kiện điện tử và phép đo cơ bản 5

Câu 1 Sự phóng nạp của tụ điện 7

Câu 3 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ 19

Câu 5 Đo dòng và áp với công cụ Voltmeter và Ammeter 23 Câu 6 Khảo sát mạch transistor mắc E chung 24 Câu 7 Khảo sát mạch transistor mắc B chung 25

Buổi thực hành số 2 Các mạch điện nguồn 29

Câu 1 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ 30 Câu 2 Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ 32 Câu 3 Mạch chỉnh lưu bội áp 34 Câu 4 Mạch ổn áp một chiều dùng diode zenner 36 Câu 5 Mạch ổn áp đối xứng dùng diode zenner 39 Câu 6 Mạch ổn áp một chiều khi đầu vào thay đổi 41 Câu 7 Mạch ổn áp một chiều 5Vdc dùng IC 7805 44 Câu 8 Mạch ổn áp 1 chiều có điện áp ra điều chỉnh được dùng IC

7805

46

Câu 9 Mạch ổn áp 1 chiều đối xứng ±12V 49 Câu 10 Mạch ổn áp 1 chiều dùng IC LM317 51

Buổi thực hành số 3 Các mạch điện dao động và khuếch đại thuật toán 53

Câu 2 Mạch khuếch đại thuận 57

Trang 3

Câu 4 Mạch phân kênh (DEMUX) 85 Câu 5 Mạch đếm mod 100 hiển thị LED 7 đoạn 87 Câu 6 Bộ đếm mod 10 không đồng bộ nối tiếp 89 Câu 7 Mạch giải mã BCD sang thập phân 91 Câu 8 Mạch giải mã Gray sang BCD và ngược lại 92 Câu 9 Mạch so sánh hai số nhị phân 2 bit 93 Câu 10 Mạch cộng hai số nhị phân 4 bit 95 Câu 11 Mạch giải mã và hiển thị từ 0-19 97

Buổi thực hành số 5 Các mạch điện hỗn hợp và thiết kế mạch in 101

Câu 1 Mạch đo tần số hiển thị số 2 digit 102 Câu 2 Mạch đo điện áp hiển thị số 2 digit từ 0-19 107 Câu 3 Mạch đồng hồ điện tử hiển thị số 111 Câu 4 Thiết kế mạch in cho mạch nguồn ổn áp ±12V 114 Câu 5 Thiết kế mạch in cho đồng hồ hiển thị LED 7 đoạn 117

Buổi thực hành số 6 Mô phỏng các mạch điện có vi mạch khả trình 119

Câu 1 Ghép nối vi điều khiển MSC8051 với LCD 16x2 120 Câu 2 Ghép nối vi điều khiển MSC89C51 với bàn phím 4x3 129

Trang 4

4

Câu 3 Phát xung vuông theo yêu cầu với vi điều khiển MSC89C51 134

Câu 5 Điều khiển LED 7 đoạn 139

PHẦN 2 LẮP RÁP CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ SỐ 143

Mạch đo tần số hiển thị số hai digit 143

Buổi thực hành số 7 Lắp ráp mạch giải mã và hiển thị 143

Buổi thực hành số 8 Lắp ráp mạch tạo xung chuẩn và mạch điều khiển 157

Buổi thực hành số 9 Lắp ráp hoàn thiện mạch và đo 166

Mạch đo điện áp hiển thị số 2 digit 172

Buổi thực hành số 10 Lắp ráp mạch giải mã và hiển thị 172

Buổi thực hành số 11 Lắp mạch giải mã từ 0 đến 19 189

Buổi thực hành số 12 Lắp ráp toàn mạch và đo điện áp 192

PHẦN 3 LẮP RÁP CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ 202

Buổi thực hành số 13 Kiểm tra linh kiện và thiết kế dây nối 202

Mạch khuếch đại âm tần dùng transistor 211

Buổi thực hành số 15 Đo thử, kiểm tra linh kiện, thiết bị và mạch in 211

Buổi thực hành số 16 Lắp ráp tầng tiền khuếch đại 217

Buổi thực hành số 17 Lắp ráp tầng khuếch đại đệm 222

Trang 5

-Giúp sinh viên làm quen với phần mềm mô phỏng mạch điện tử trên máy tính

-Sinh viên nắm được các bước cơ bản khi thực hiện mô phỏng và phân tích mạch điện tử bằng máy tính PC

-Sinh viên nắm được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiên điện tử cơ bản sử dụng trong bài thực hành

-Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã mô phỏng

-Hiểu và biết cách sử dụng công cụ đầu dò để thực hiện các chức năng đo theo yêu cầu của từng mạch điện cho trong bài thực hành

-Vẽ được dạng tín hiệu tại các điểm khảo sát trên mạch điện

Từng sinh viên làm thực hành độc lập và ghi kết quả thực hành thu được vào trong tài liệu này

II CHUẨN BỊ

2.1.Lý thuyết

-Sinh viên cần nắm chắc được lý thuyết tổng quan về mô phỏng, phân tích và thiết kế mạch điện trên máy tính

Trang 6

6

-Sinh viên đọc cuốn tài liệu Thực Hành Cơ Sở (phần lý thuyết mô phỏng)

-Sinh viên xem lại lý thuyết môn Cấu kiện điện tử và quang điện tử phần về tụ và transistor

2.2 Tổ chức thực hành

-Lớp học môn THCS được chia làm các nhóm, mỗi nhóm từ 20-25 sinh viên

-Từng sinh viên làm thực hành trên máy tính một cách độc lập

2.3 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết

Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu

Máy tính chạy hệ điều hành Windows 01 Windows XP hoặc Windows 7 Phần mềm mô phỏng mạch điện tử

- Sinh viên đọc kỹ tài liệu này trước khi thực hành

-Sinh viên khởi động máy tính, chạy phần mềm Proteus Dessign Suite version 8.0 trong gói phần mềm ISIS

Hình vẽ 1 Biểu tượng chương trình Proteus Design Suite 8.0

Trang 7

7

Hình vẽ 2 Giao diện chính của chương trình PDS 8.0 -Tìm hiểu sự hoạt động của chương trình, ý nghĩa của các nút chức năng trên menu bar

của chương trình

-Tìm hiểu các liên kết trong tab Getting Started

-Tìm hiểu các liên kết trong tab Help

-Thử chạy các ví dụ trong phần examples của chương trình Quan sát hoạt động của

Trang 8

8

Trên destop của máy tính, tạo 1 folder mới và đặt tên là MP Đây là nơi sẽ lưu các file mô phỏng sau này Trong giao diện chính của chương trình chọn nút để tạo ra một project mới

Cửa sổ màn hình xuất hiện như sau:

Hình vẽ 3 Tạo project mới

Hình vẽ 4 Lựa chọn template cho file mô phỏng

Trang 9

9

-Chọn “Create a schematic from the selected template” để tạo ra một file mô phỏng có

sơ đồ mạch điện nguyên lý chi tiết theo những thiết lập mô trường làm việc phù hợp với

từng cá nhân

-Nếu không có một template cho trước, ta chọn default

Hình vẽ 5 Lựa chọn tạo file mạch in PCB sau khi mô phỏng -Tiếp theo chọn “Craete PCB layout from the seleted template” để tạo ra một file mạch

in PCB trong project từ file mạch nguyên lý được mô phỏng

Hình vẽ 6 Lựa chọn tạo ra một project không bao gồm các vi điều khiển

Trang 10

10

-Do file mô phỏng là mạch điện không có các vi mạch khả trình nên chúng ta chọn “No firmware project” để báo cho chương trình biết là trong file mô phỏng không có các mã

nguồn cho vi điều khiển, vi xử lý Kết quả ta được như sau:

Hình vẽ 7 Những thành phần có trong project mới tạo ra

-Kích vào nút Finish để hoàn thành Như vậy ta đã có một folde chứa các file mô phỏng riêng

Bước 2: Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện

Trong file mới tạo ra hãy vẽ sơ đồ mạch điện như sau:

C1

1u

Hình vẽ 8 Mạch điện quan sát đường cong nạp điện của tụ

Thực hiện tuần tự các bước:

Trang 11

11

-Mở thư viện linh kiện chọn lần lượt tụ điện và điện trở và nguồn điện theo yêu cầu đề

bài

Hình vẽ 9 Thư viện linh kiện

-Dùng công cụ nối dây, nối các linh kiện theo sơ đồ đã cho

-Chọn công cụ đầu dò và đặt vào các điểm đo như trên sơ đồ nguyên lý đã cho

Hình vẽ 10 Chọn đầu đo điện áp

Trang 12

12

-Để quan sát đường cong nạp điện của tụ, sử dụng công cụ Graph Mode để mô phỏng mạch trong chế độ Graphs Chọn loại graphs là ANALOGUE

Hình vẽ 11 Chọn công cụ Graph mode

Bước 3: Thiết lập giá trị, thuộc tính cho các linh kiện, thiết bị trong mạch

-Kích chuột phải vào từng linh kiện để thiết lập giá trị theo sơ đồ nguyên lý mạch điện

Hình vẽ 12 Thiết lập giá trị hoạt động cho linh kiện

Trang 13

13

-Để hiển thị trên Graph dạng tín hiệu tại các điểm đo gắn đầu dò, hãy lựa chọn đầu dò cần quan sát, kéo và thả đầu dò vào trong Graph (chú ý: kéo đầu dò và thả vào góc cao bên trái của Graphs)

-Có thể làm nhiều lần với các đầu dò khác nhau có trong mạch để có thể quan sát nhiều tín hiệu tại các điểm đo khác nhau

-Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau:

TT Tên linh kiện/ Thiết bị Giá trị/ Thuộc tính Ghi chú

1 Nguồn điện 1 chiều

2 Điện trở

3 Tụ điện

Bước 4 Mô phỏng và phân tích mạch điện

-Nêu nguyên tắc hoạt động cơ bản của mạch điện (lý thuyết) ?

………

……… Đường cong nạp điện của tụ có dạng hàm gì :

-Đường cong phóng điện của tụ có dạng hàm gì:

-Kích vào nút Run the simulation để thực hiện chạy mô phỏng mạch điện

Hình vẽ 13 Bắt đầu chạy mô phỏng

Trang 14

14

-Khi muốn quan sát dạng sóng tại các điểm gắn đầu dò, hãy dừng chương trình mô

phỏng, chọn Graph và nhấn phím space để vẽ

-Kích chuột phải vào Graph và chọn Edit properties

Hình vẽ 14 Thay đổi thuộc tính của Graphs -Nhập giá trị Start time = 0s và Stop time = 2ms, có thể nhập cả tên cho các trục đồ thị

nếu muốn

Hình vẽ 15 Nhập quãng thời gian quan sát dạng sóng

Trang 15

15

-Nhận xét về ảnh hưởng của Start time, Stop time đến dạng sóng quan sát được :

………

-Kích vào nút Spice option và thay đổi step time Rút ra kết luận gì ? ………

………

Hình vẽ 16 Thay đổi bước thời gian step time

-Vẽ lại chính xác dạng sóng thu được khi mô phỏng theo đúng tỷ lệ Có nhận xét gì về dạng của đường cong nạp điện của tụ so với lý thuyết ?

Trang 16

16

………

……… -Lặp lại các bước trên với mạch điện sau:

B1 12V

C1 10000u

R1 300R

SW1

BL1 12V SW2

Hình vẽ 17 Mạch điện quan sát tụ phóng điện

-Mở khóa chuyển mạch S2, đóng khóa S1 Quan sát hiện tượng và chiều dòng điện trên mạch Mở S1 và đóng S2, quan sát trạng thái của bóng đèn điện BL1 trên mạch

Trang 17

17

-Giải thích:

………

-Thay đổi giá trị của tụ điện và quan sát trạng thái tắt-sáng của bóng đèn Đưa ra nhận xét ………

………

Câu 2: Diode (20 phút)

-Lặp lại các bước như ở câu 1 Thực hiện tương tự với nội dung câu 2

-Vẽ mạch điện như hình sau:

Trang 18

18

R1 2.7K

DC 10V

D1 1N4001

mV

+661

Hình vẽ 18 Đo sụt áp trên lớp tiếp giáp PN của diode

-Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau

1 Nguồn điện

2 Điện trở

3 Diode

4 Volt kế

-Nêu nguyên tắc hoạt động của mạch điện:

………

-Sử dụng công cụ DC Voltmeter đo sụt áp một chiều giữa hai đầu diode -Giá trị hiển thị trên DC Voltmeter là bao nhiêu Volt: ………

Trang 19

19

Hình vẽ 19 Công cụ đo điện áp DC voltmeter

-Thay đổi một vài diode khác nhau và lặp lại các bước trên, rút ra kết luận gì ?

………

Câu 3: Mạch điện chỉnh lưu dòng điện nửa chu kỳ (20 phút)

-Vẽ mạch điện như hình vẽ sau:

R1 470

D1

1N4001

AC SOURCE

AMP=10V FREQ=50Hz

A

AC SOURCE(+)

GND

Hình vẽ 20 Mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ

Trang 20

20

1 Nguồn điện

2 Điện trở

3 Diode

4 Nguồn điện áp xoay

chiều AC (AC source)

-Nêu nguyên tắc hoạt động của mạch này:

………

-Vẽ dạng sóng đo được với đầu dò AC source (+) và đầu dò A trên mạch: ………

………

Trang 21

21

………

-Nhận xét gì về dạng sóng ? Muốn chỉnh lưu toàn sóng ta phải làm như thế nào ? ………

………

Câu 4: Mạch chỉnh lưu cầu (40 phút) -Vẽ mạch điện như hình sau (chú ý chiều cầu diode và chiều của tụ hóa C1) AC SOURCE AMP=110V FREQ=50Hz BR1 2W04G TR1 TRAN-2P2S C1 10u TR1(P1) C1(1) Hình vẽ 21 Mạch chỉnh lưu cầu (chỉnh lưu toàn sóng) -Nêu nguyên tắc hoạt động của mạch một cách ngắn gọn: ………

………

Trang 22

- Liệt kê các linh kiện có trong mạch vào bảng sau:

Trang 23

- So sánh dạng sóng thu được với trường hợp mạch điện ở hình vẽ 19

- Có nhận xét gì về công suất lối ra của 2 trường hợp này ?

………

- Tỷ số vòng dây của biến áp N1/N2 bằng bao nhiêu ? ………

Câu 5: Đo dòng và áp với công cụ Voltmeter và Ammeter (20 phút)

- Vẽ mạch điện như sau:

R1 100

R2

470k

Q1 2N2219

B1 7V

B2 10V

Volts

+0.67

Hình vẽ 22 Đo dòng và áp bằng Voltmeter và Ammeter

Trang 24

Câu 6: Khảo sát mạch điện Transistor mắc E chung (30 phút)

-Vẽ mạch điện như hình cho dưới đây

R3 3K

Q1

15V

R5 1K

R1 120K

C2 10uF C1

10uF SIGNAL AMP=1V FREQ=1Khz

R2 56K

R4 3K

R6 1K

C3 10uF

Q1(E) SIGNAL(+)

Hình vẽ 25 Sơ đồ mạch điện transistor mắc E chung

-Transistor trên hoạt động ở chế độ nào, vì sao:……… -Vẽ lại dạng điện áp đo tại đầu vào và đầu ra trên cực E như hình vẽ, nhận xét gì về pha của hai tín hiệu này:

Trang 25

Câu 7: Khảo sát Transistor mắc B chung (30 phút)

-Vẽ mạch điện như hình cho dưới đây

Trang 26

26

R3 10K

B1 5V

R1 4.7K

R2 4.7K

R3(2) SIGNAL(+)

Q1 2N3904

B2 12V

Hình vẽ 26 Mạch điện transistor mắc B chung

-Thực hiện lại các bước như với mạch mắc E chung:

-Sử dụng công cụ đầu dò để đo điện áp trên các cực BE, BC, đo dòng một chiều trên cực

Trang 27

27

IV Hướng dẫn nội dung báo cáo và chuẩn bị cho buổi thực hành tiếp theo (10 phút)

1.Nội dung báo cáo:

-Sinh viên thực hành trên máy tính và ghi lại kết quả thu được trực tiếp vào trong tài liệu này sau mỗi buổi thực hành Báo cáo các kết quả thực hành vào cuối buổi học

2.Nội dung chuẩn bị cho buổi thực hành tiếp theo (buổi 2- Mô phỏng các mạch điện

tương tự)

-Đọc trước tài liệu thực hành dành cho SINH VIÊN để nắm được nội dung công việc

-Download datasheet của IC họ 78xx, 79xx trên mạng Internet (địa chỉ http://www

alldatasheet.com hoặc tìm trên http://www google.com )

-Đọc và tìm hiểu về các đặc điểm của họ IC này

-Tìm hiểu về diode ổn áp zenner, phân biệt diode zenner với diode nắn thông thường -Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của mạch ổn áp dùng transistor và diode zenner

-Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của mạch ổn áp dùng IC họ 78xx và 79xx

-Dùng bất kỳ phần mềm mô phỏng điện tử nào (CircuitMaker2000, ISIS, OrCAD, Altium Designer…TINA…NI Circuit Designer 11) hãy vẽ họ đặc tuyến lối ra trên cực C của transistor Q2SC1815* (Câu hỏi có dấu * là câu hỏi nâng cao)

Q1 Q2SC1815

V2 5V

Trang 28

28

Hình vẽ 28 T ập hợp các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của dòng I C theo áp V CE

khi các I B thay đổi: I B1 <I B2 <I B3……

Trang 29

-Sau khi làm xong bài thực hành sinh viên hiểu rõ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện điện tử cơ bản được dùng trong bài (các linh kiện có thực và các symbol được dùng trong mô phỏng)

-Từng sinh viên phải phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch đã mô phỏng

-Từng sinh viên phải đo được các tham số của sơ đồ theo yêu cầu của mỗi mạch

-Từng sinh viên làm thực hành độc lập và điền kết quả thu được vào trong tài liệu này

II CHUẨN BỊ

2.1.Lý thuyết

-Sinh viên cần nắm chắc được lý thuyết tổng quan về mô phỏng, phân tích và thiết kế mạch điện trên máy tính

-Sinh viên đọc cuốn bài giảng Thực Hành Cơ Sở

-Sinh viên tham khảo data-sheet của các linh kiện ổn áp 1 chiều họ 78xx và 79xx

2.2 Tổ chức thực hành

-Lớp học môn THCS được chia làm các nhóm, mỗi nhóm từ 20-25 sinh viên

-Từng sinh viên làm thực hành trên máy tính một cách độc lập

Trang 30

30

2.3 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết

Tên thiết bị Số lượng Ký hiệu

Máy tính chạy hệ điều hành Windows 01 XP hoặc Win7

-Sinh viên đọc kỹ tài liệu này trước khi thực hành

-Sinh viên khởi động máy tính, chạy phần mềm Proteus Design Suite 8.0

-Tìm hiểu nguyên lý hoạt động về mặt lý thuyết của các linh kiện có trong tài liệu này -Tìm hiểu nguyên lý các mạch điện ổn áp dùng transistor và diode zenner,

-Tìm hiểu nguyên lý mạch điện ổn áp 1 chiều công suất nhỏ dùng các IC tích hợp họ 78XX và 79XX

3.2 Các bước thực hiện: (180 phút)

Câu 1 Mô phỏng mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ (15 phút)

-Vẽ sơ đồ mạch điện như sau:

R1 4.7K SIGNAL

R1(1)

TR1

TRAN-2P2S LP=100H LS=1H

D1

1N4001

SIGNAL(+)

TR1(S1)

Hình vẽ 29 Mạch điện chỉnh lưu nửa chu kỳ

Trang 31

31

1 Nguồn điện xoay chiều AC (signal)

Trang 32

32

Câu 2 Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ (20 phút)

-Vẽ mạch điện như hình sau

R1 4.7K SIGNAL

BR1

2W04G

C1 1000uF

TR1(S1) SIGNAL(+)

Hình vẽ 30 Mạch điện chỉnh lưu cả chu kỳ (chỉnh lưu cầu)

………

Trang 33

-Tỷ số vòng dây N1/N2 của biến áp là bao nhiêu:………

-Khi bỏ tụ điện ra khỏi mạch thì dạng sóng đầu ra thay đổi ntn ? Tại sao ?

-Vẽ lại dạng sóng xuống dưới đây:

Trang 34

34

Câu 3 Mạch chỉnh lưu bội áp (20 phút)

- Vẽ mạch điện theo sơ đồ như hình dưới đây

R1 4.7K

SIGNAL

TR1

TRAN-2P2S LP=100H LS=1H

C1 1000uF

SIGNAL(+)

C2 1000uF

Hình vẽ 31 Mạch điện chỉnh lưu bội áp

Trang 36

36

Câu 4 Mạch ổn áp 1 chiều dùng diode zenner (20 phút)

- Vẽ mạch điện như hình vẽ dưới đây

C1 470uF

C2 1000uF

R2 470K

R1

0.68K BR1

BRIDGE

Q1 2N2222A

D1 1N4736A

Hình vẽ 32 Mạch ổn áp 1 chiều dùng transitor và diode zenner

- Liệt kê các thành phần linh kiện trong mạch vào bảng sau:

Trang 37

………

Trang 38

-Muốn tăng dòng ra cho mạch thì phải thay linh kiện nào:……… -Hãy thay thế, vẽ lại mạch, mô phỏng và rút ra nhận xét:

Trang 39

39

Câu 5 Mạch ổn áp đối xứng dùng diode zenner (25 phút)

- Vẽ mạch điện như hình vẽ dưới đây:

C2 100uF

R2 10K

D1 1N4736A

C1 470uF

BR1 BRIDGE

R2(2) R1(1)

TR1

TRAN-2P3S LP=100H LS=1H M=1.0

C3 470uF

D2 1N4736A

R3 680

C4

10K

Q2 2N3906

Q1 2N3904

TR1(P1)

Hình vẽ 33 Mạch ổn áp 1 chiều đối xứng dùng transistor và diode zenner

………

Định dạng
Số trang	240
Dung lượng	4,84 MB