BÁO cáo THIẾT kế MẠCH ANALOG mạch tạo quét đường thẳng ở chế độ đợi

Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi I/ tiêu kỹ thuật sơ đồ khối: Chỉ tiêu kỹ thuật: Biên độ quét đờng thẳng : V Mức dới : 3V Thời gian quét thuận Sơ đồ khối: Mạch tạo xung kích U1 : 320 ms Mạch vi phân phía U2 Mạch tạo xung vuông Mạch hạn chế tạo điểm làm việc cho xung vuông U3 U5 Mạch tạo quét Mạch khuếch đại đảo pha Uquét U4 Giản đồ thời gian dạng điện áp mạch tạo quét đờng thẳng: U1 U2 tổng U3 U4 U5 Uhạn chế = 3V U2 II/ nguyên lý hoạt động Và chức linh kiện khối: Khối tạo xung kích: - TRIGGER Để tạo xung kích ta sử dụng mạch tạo xung R-S dùng phần tử NAND Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Sơ đồ mạch: Bảng hoạt động: S1 Q 21 12 01 10 Khối mạch vi phân: Sơ đồ mạch: C1 D1 R3 Từ mạch tạo điểm làm việc UBo khối Hoạt động mạch: Khi có xung dơng kích điện áp dơng làm D1 tắt, điện áp điện áp R3 Khi có xung âm kích vào đáp ứng mạch tạo điện áp âm D1 bị thông hoàn toàn, điện áp khỏi khối mạch Mạch vi phân phía cắt chu kỳ âm xung kích Mạch tạo xung vuông: -2- Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Sơ đồ mạch: +EC R4 R8 VR C2 D2 UBo R5 T1 Từ mạch tạo điểm làm việc khối R7 T2 R6 Nguyên lý hoạt động mạch: Sử dụng mạch TRIGGER SMITH đầu vào cực tính Mạch hoạt động theo chế độ: - Chế độ (khi cha có xung kích): Khi : T1 tắt không đợc phân áp suy đầu Ura T1 mức cao , T2 thông bão hoà đợc phân áp qua (R4 nt R5)//R7 Vì : Ura = Ura T2 = Ura D2 phân cực thuận D2 thông - Chế độ (khi có xung kích dơng): Khi T1 thông dẫn đến đầu U T1 mức thấp làm cho T2 tắt phân áp T2 tắt dẫn đến đầu Ura T2 mức cao D2 bị phân cực ngợc D2 tắt -3- Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Dạng điện áp Ura phụ thuộc vào điện áp Uvào : Ura Ura max Ura Uvào Uvào max UBo UB Trong UBo giá trị điện áp cần đợc tạo từ khối hạn chế tạo điểm làm việc để TRIGGER hoạt động Giá trị UBo đợc xác định bằng: U Bo = U vào + U vào max Mạch tạo điện áp quét < mạch Bostrap>: Sơ đồ mạch : +EC D3 R9 + Khối tạo xung vuông D2 C0 VR2 T3 C3 Uquét T4 R10 Xuống khối khuếch đại đảo pha Chức linh kiện: 4- D3 : cho C3 nạp, không phóng ngợc-lại Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi - C0 : lớn C3 nhiều để UCo = số C0 nạp cho C3, tụ phản hồi từ đầu đầu vào - R9, VR2 C3 tạo điện áp quét - R10 : tải Emitor - T3, T4 tầng ghép Darlington có trở kháng đầu vào lớn Nguyên lý hoạt động mạch: Thời điểm ban đầu cha có xung kích ta thấy tầng tạo xung vuông T đóng, T2 thông bão hoà làm cho UraT2 thấp D2 thông Lúc T3,T4 tắt Tụ C0 đợc nạp đầy từ +EC D3 C0 R10 - Xét trình nạp tụ C3: Khi có xung dơng kích vào D2 phân cực ngợc dẫn đến T3,T4 thông bão hoà Lúc tụ C3 bắt đầu nạp Ta thấy T3,T4 mắc Darlington trở kháng đầu vào vô lớn dẫn đến dòng IB qua T3,T4 nhỏ, dòng nạp Inạp cho tụ C3 dòng qua R9 VR2 Điều làm Uquét tăng từ từ theo đờng thẳng Thời gian nhỏ nên ta quan tâm đến giai đoạn sau Khi xung kích tắt, D2 thông lúc D3 tắt, lúc C0 đóng vai trò nh nguồn chiều nạp điện cho tụ C3 Do tụ C0 có giá trị lớn C3 nhiều nên trình nạp tụ C3 < trình phóng C0 Ta coi nh UCo không đổi suốt trình dòng Inạp không đổi - Xét trình phóng C3: Trong xung tắt D2 thông thời điểm tụ C3 phóng điện qua D2 T2 thông R6 GND Ta có phóng = C3ì Ri thông nhỏ Do đó, thời gian phóng thời gian hồi phục mạch Mạch khuyếch đại đảo pha: -5- Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Sơ đồ mạch: +EC Tới mạch hạn chế tạo điểm làm việc U q u ét R1 R11 D4 T5 R1 R1 V R3 - Chức linh kiện: R11, R12 điện trở phân áp đầu vào khối T5 Transistor làm việc chế độ khuyếch đại EC thực đảo pha điện áp VR3 kết hợp với R13 thay đổi giá trị tải cực E T5 để biến đổi dòng IET5, ICT5 Nguyên lý hoạt động mạch: Đây mạch mắc EC làm việc chế độ khuếch đại, điện áp U quét qua mạch phân áp R11, R12 vào cực BT5 bị đảo cực tính Tại đầu U CT5 đợc ghép qua D4 đa vào khối hạn chế tạo điểm làm việc - Khi Uquét cha đạt giá trị Uquét max D4 tắt Khối hạn chế tạo điểm làm việc định điểm làm việc cho khối tạo xung vuông UBT1 = UBo - Khi Uquét đạt giá trị Uquét max D4 thông Khối hạn chế tạo điểm làm việc tạo điện áp thích hợp đa đầu vào khối tạo xung vuông kích cho mạch tạo xung vuông lật trạng thái Mạch hạn chế tạo điểm làm việc: Sơ đồ mạch: -6- Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Chức linh kiện: - R15, R16 VR4 mạch phân áp tạo U0 từ khối khuếch đại đảo pha Để đơn giản tính toán U0 giá trị R17 cần chọn lớn so với điện trở nhánh phân áp - D4 , R17 khối phân áp tạo U0 tạo thành mạch hạn chế Nguyên lý hoạt động mạch: Hoạt động mạch phụ thuộc vào hoạt động mạch hạn chế D 4, R17 khối phân áp tạo U0: - Khi điện áp đầu vào đợc lấy từ đầu khối đảo pha U CT5 tơng ứng với giá trị điện áp Uquét tăng cha đạt Uquét max khối hạn chế có D4 tắt, ngăn điện áp Uquét không cho hồi tiếp đầu vào khối tạo xung vuông Lúc việc ổn định chế độ tạo làm việc mạch tạo xung vuông hoàn toàn mạch phân áp U định - Khi điện áp đầu vào đợc lấy từ đầu khối đảo pha U CT5 tơng ứng với giá trị điện áp Uquét đạt tới Uquét max khối hạn chế có D4 thông Điện áp thông qua T6 D1 đa đầu vào khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái Mạch tơng đơng: Uquét = UC(T5) UB(T6) U0- - Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi Nhìn vào mạch trên, ta thấy: - Khi Uvào > U0 (tức điện áp Uquét tăng cha đạt Uquét max ) D4 tắt, Ura = U0 qua T6 D1 đa đầu vào khối tạo xung vuông định điểm làm việc UBT1 = UBo - Khi Uvào < U0 (khi Uquét = Uquét max) D4 thông, Ura = Uvào thông qua T6 D1 đa đầu vào khối tạo xung vuông kích cho mạch TRIGGER lật trạng thái III/ tính toán giá trị cho phần tử mạch: Từ tiêu kỹ thuật: - Biên độ quét: 8V - Mức dới : 3V (= Uquét min) Điện áp nguồn phải chọn lớn tổng biên độ quét mức dới: EC > Uquét max = (8 + 3)V = 11V Lấy EC = 15V Khối tạo xung kích: Dùng IC MOS 4011 cho hai phần tử NAND R1, R2 khoảng vài trăm K Với mạch này, ta chọn R1 = R2 = 100K Khối mạch vi phân: Điều kiện mạch vi phân RC là: RC C3 để dòng nạp cho tụ C3 số trình nạp Chọn C0 = 2200 àF UB(T3) = Uquét + UBE(T4) + UBE(T3) = 3ữ11V + 0,65V + 0,65V = 4,3ữ12,3 V R B(T3) = R + VR = E C (U D2 + U B (T3) ) I nạp = 15V (0,65 + 4,3 ữ 12,3)V 20,5 ữ 100,5 K 0,1 mA Chọn R9 = 47 K ; VR2 = 10 K Inạp dòng phân áp T3 dòng nạp cho tụ C3 Inạp >> IB(T3) để Inạp const trình nạp Lấy Inạp = (50 ữ 100) IB(T3) ữ I nạp = 0,001 ữ 0,002 mA I B(T3) = 100 50 IE(T4) = IB(T3) = 502 ì 0,001 ữ 0,002 mA = 2,5 ữ mA mà R 10 = R E(T4) = U quét I E(T4) = ữ 11V = 1,2 ữ 2,2 K Chọn R10 = 1K 2,5 ữ 5V Mạch khuếch đại đảo pha: Chọn T5 loại C828 có = 50 UC(T5) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) UD4 (với UB(T1) = Ungỡng ữ Ungỡng max) = 2ữ3,65V + 0,65V + 0,65V 0,65V = 2,65 ữ 4,3 V Inạp dòng phân áp T5, thông thờng dòng phân áp gấp (5ữ10) lần dòng bazơ Lấy I B(T5) = I nạp = 0,0125 mA IC(T5) = IE(T5) = IB(T5) = 50 ì 0,0125 mA = 0,625 mA R C(T5) = R 14 = E C U C(T5) I C(T5) = 15V 2,65 ữ 4,3V 17 ữ 19 K Chọn R14 = 15 K 0,625 mA Điều kiện để T5 hoạt động bình thờng UE(T5) max < UC(T5) mà U E (T5) = U B (T5) U BE (T5) = U quét R 12 0,65V R 11 + R 12 Chọn R11, R12 theo công thức thoả mãn điều kiện U E(T5) lấy R11 = 6,8 K ; R12 = 2,2 K thay vào công thức trên: - 10 - max < UC(T5) Thử Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi U E (T5) = ữ 11V 2,2 K 0,65V = 0,08 ữ 2,04V (6,8 + 2,2) K thoả mãn điều kiện: UE(T5) max = 2,04 V < UC(T5) = 2,65 V R E (T5) = R 13 + VR = U E (T5) I E (T5) = 0,08 ữ 2,04 V = 0,1 ữ 3,3 K 0,625 mA Chọn R13 = 2,2 K ; VR3 = 1K Mạch hạn chế tạo điểm làm việc: Chọn T6 loại C828 có = 50 R18 phải lớn để có phần nhỏ dòng theo R 18 xuống đất hầu hết dòng quay mạch tạo xung vuông Chọn R18 = 6,8 K UB(T6) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) (với UB(T1) = Ungỡng ữ Ungỡng max) = 2ữ3,65V + 0,65V + 0,65V = 3,3ữ4,95 V R15, R16, VR4 mạch phân áp tạo U0 R 15 E 15V = C = = ữ 4,5 R 16 + VR U B(T6) 3,3 ữ 4,95V Chọn R15 = 10 K ; R16 = 5,6 K ; VR4 = 1K Để đơn giản cho việc tính toán U0 R17 > R16 + VR4 Chọn R17 = 10 K iii/ mạch in: Chọn tiêu kỹ thuật để làm mạch in: - Biên độ quét : 8V - Mức dới: 3V - Thời gian quét thuận: 320ms Giá trị thực tế phần tử mạch in: R1 = 100K R9 = 47K R2 = 100K R10 = 1K R3 = 10K R11 = 6,8K R4 = 5,6K R5 = 10K R6 = 1K R12 = 2,2K R7 = 22K R13 = 2,2K R8 = 4,7K R14 = 15K - 11 - R15 = 10K R16 = 5,6K R17 = 10K R18 = 6,8K VR1 = 1K VR2 = 10K VR3 = 1K VR4 = 1K Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng chế độ đợi C0 = 2200àF C1 = 100pF C2 = 100pF C3 = 10àF T1 ữ T6 : C828 D1 ữ D4: 4007 - 12 - [...].. .Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng ở chế độ đợi U E (T5) = 3 ữ 11V 2,2 K 0,65V = 0,08 ữ 2,04V (6,8 + 2,2) K thoả mãn điều kiện: UE(T5) max = 2,04 V < UC(T5) min = 2,65 V R E (T5) = R 13 + VR 3 = U E (T5) I E (T5) = 0,08 ữ 2,04 V = 0,1 ữ 3,3 K 0,625 mA Chọn R13 = 2,2 K ; VR3 = 1K 6 Mạch hạn chế và tạo điểm làm việc: Chọn T6 loại C828 có... làm mạch in: - Biên độ quét : 8V - Mức dới: 3V - Thời gian quét thuận: 320ms Giá trị thực tế của các phần tử trên mạch in: R1 = 100K R9 = 47K R2 = 100K R10 = 1K R3 = 10K R11 = 6,8K R4 = 5,6K R5 = 10K R6 = 1K R12 = 2,2K R7 = 22K R13 = 2,2K R8 = 4,7K R14 = 15K - 11 - R15 = 10K R16 = 5,6K R17 = 10K R18 = 6,8K VR1 = 1K VR2 = 10K VR3 = 1K VR4 = 1K Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng ở chế. .. hầu hết dòng quay về mạch tạo xung vuông Chọn R18 = 6,8 K UB(T6) = UB(T1) + UD1 + UBE(T6) (với UB(T1) = Ungỡng min ữ Ungỡng max) = 2ữ3,65V + 0,65V + 0,65V = 3,3ữ4,95 V R15, R16, VR4 là mạch phân áp tạo U0 R 15 E 15V = C = = 3 ữ 4,5 R 16 + VR 4 U B(T6) 3,3 ữ 4,95V Chọn R15 = 10 K ; R16 = 5,6 K ; VR4 = 1K Để đơn giản cho việc tính toán U0 thì R17 > R16 + VR4 Chọn R17 = 10 K iii/ mạch in: Chọn chỉ tiêu... 1K R12 = 2,2K R7 = 22K R13 = 2,2K R8 = 4,7K R14 = 15K - 11 - R15 = 10K R16 = 5,6K R17 = 10K R18 = 6,8K VR1 = 1K VR2 = 10K VR3 = 1K VR4 = 1K Báo cáo thiết kế mạch analog Mạch tạo quét đờng thẳng ở chế độ đợi C0 = 2200àF C1 = 100pF C2 = 100pF C3 = 10àF T1 ữ T6 : C828 D1 ữ D4: 4007 - 12 -