DE CUONG THIET KE MACH IN

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH BÀI 1: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Linh kiện thụ động 1.1 Điện trở a Khái niệm: Điện trở cản trở đòng điện chảy vật dẫn điện b Công dụng : + Khai thác hiệu điện có dòng điện chạy qua: U=I.R + Khai thác dòng điện có điện áp đặt lên nó: I=U/R + Tạo mạch phân áp rễ dòng + Được sử dụng nhiều vô tuyến điện tử c Đơn vị tính điện trở Ω, KΩ, MΩ KΩ = 1000Ω, MΩ = 1000 KΩ d Ký hiệu điện trở mạch điện e Phân loại điện trở + Phân loại theo cấu tạo có loại sau - Than ép : Loại có công suất nhỏ 3w, hoạt động tần số thấp - Màng than : Loại CS lớn 3w, hoạt động tần số cao - Dây quấn : Có CS lớn 5w, hoạt động tần số cao - Gốm sứ : Có giá trị điện trở lớn, dùng mạch phân áp hạn dòng - Điện trở oxit kim loại :Có khả chịu nhiệt cao + Phân loại theo công dụng - Điện trở nhiệt : Giá trị điện trở thay đổi thêo nhiệt độ - Điện trở quang : Giá trị điện trở thay đổi thêo ánh sang f Hình dạng thực tế số loại điện trở( hình 1.1) 1.2 Tụ điện a Khái niệm: Tụ điện có khả tích luỹ lượng dạng điện trường b Công dụng: - Dùng để tích điện , xả điện , cho tín hiệu xoay chiều qua ngăn dòng chiều - Khả nạp , xả điện nhiều hay phụ thuộc vào điện dung C tụ điện - Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số: + Điện dung: cho biết khả chứa điện tụ + Điện áp cho biết khả chịu đựng tụ c Đơn vị tính tụ điện F (fara) , pF (pico fara) , nF (nano fara) , uF (mcro fara) 1F =106 uF , uF = 103 pF , pF = 103 nF d Ký hiệu tụ điện mạch điện + Tụ không phân cực Tụ hoá có phân cực Tụ biến dung e Phân loại tụ điện: Có nhiều cách để phân loại tụ điện để phân loại cách khoa học người ta dựa vào sở chế tạo để phân loại tụ điện loại sau: + Nhóm tụ điện Mica, Selen, Ceramic: Nhóm làm việc tần số cao tần + Nhóm tụ sứ sành, giấy, dầu : Nhóm làm việc khu vực tần số trung bình + Tụ hoá : Hoạt động tai khu vực có tần số thấp f Hình dạng thực tế số loại tụ điện( hình 1.2) Cuận cảm 1.3 a Công dụng: + Dùng để tạo cảm ứng điện từ + Điện cảm L đặc trưng cho cảm ứng mạnh hay yếu b Ký hiệu phân loại: Cuộn dây lõi không khí : làm việc tần số cao Cuộn dây có lõi Ferit : làm việc tần số trung bình Cuộn dây có lõi điều chỉnh c Đơn vị tính Đơn vị đo điện cảm H (henry), mH, ỡH 1H = 106 ỡH, 1H = 103mH d Hình dạng thực tế số loại cuộn dây dùng mạch điện tử (hình1.3) Đo, đọc kiểm tra chất lượng linh kiện thụ động 1.4 Đọc giá trị điện trở * Với điện trở công suất lớn : Giá trị điện trở công suất tiêu tán ghi thân điện trở a Ví dụ Mã điện trở R22 2R2 K47 Giá trị điện 22Ω 2,2Ω 0,47KΩ trở * Phần lớn điện trở sử dụng vòng màu để biểu diễn giá trị nguyên tắc đọc điện trở sau: b a c d R = ab c + d ( Ω ) Tên màu Ngân nhũ Kim nhũ Đên Nâu Đỏ Cam Vàng Số thứ (a) Số thứ (b) Hệ số nhân(c) 10-2 10-1 101 102 103 104 Sai số %(d) + 20 – 10 + – + – - + – + Xanh 5 105 – 0.5 + Xanh lơ 6 10 – 0.25 + Tím 7 10 – 0.1 Xám 8 10 Trắng 9 10 * Trong số trường hợp điện trở có độ xác cao người ta dùng vòng màu cách đọc sau: a b c d e R = abc d + e ( Ω ) b Đọc giá trị tụ điện * Với tụ có giá trị lớn từ 1ỡF trở lên người ta ghi giá trị điện dung điện áp chịu đựng tụ thân tụ * Với tụ có giá trị nhỏ 1ỡF giá trị ghi số sau dấu chấm Ví dụ : 01 50v C = 0.01 1ỡF Điện áp chịu đựng tụ 50V * Với tụ có giá trị pF giá trị ghi 1, , chữ số Mã tụ Đơn vị 68 C = pF C = 68 pF * Với tụ thân có ghi phần số chữ ta đọc sau : Ví dụ : 104Z 104 C = 10.104pF C = 10.104+Z % pF I K M S Z P Chữ Sai số % 10 20 50 80 100 * Với tụ ghi điện áp chịu đựng thân mã chữ ta tra theo bảng Sau : A 10 100 1000 Ví dụ : B C D E F G H I K 1.25 1.6 2.5 3.15 6.3 12.5 13 20 25 31.5 40 50 63 80 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 220ỡF 1H 1H = 50V ( tra theo bảng ) + Chú ý sử dụng tụ điện điện áp làm việc 2/3 điện áp chịu đựng * Với tụ thân ghi vạch màu cách đọc điện trở đơn vị pF c Đọc giá trị cuộn dây * Với biến áp cuộn dây rời giá trị L xác định theo biểu thức L = U/2Π.f.I + Như giá trị L phụ thuộc vào điện áp , dòng điện tần số dòng điện đặt lên * Với số cuộn dây bọc gốm sứ thân có chấm màu cách đọc đọc điện trở đơn vị tính uH Linh kiện bán dẫn 2.1 Khái niệm chất bán dẫn - Chất bán dẫn Chất bán dẫn nguyên liệu để sản xuất loại linh kiện bán dẫn Diode, Transistor, IC mà ta thấy thiết bị điện tử ngày Chất bán dẫn chất có đặc điểm trung gian chất dẫn điện chất cách điện, phương diện hoá học bán dẫn chất có điện tử lớp nguyên tử chất Germanium ( Ge) Silicium (Si) W 200 Từ chất bán dẫn ban đầu ( tinh khiết) người ta phải tạo hai loại bán dẫn bán dẫn loại N bán dẫn loại P, sau ghép miếng bán dẫn loại N P lại ta thu Diode hay Transistor Si Ge có hoá trị 4, tức lớp có điện tử, thể tinh khiết nguyên tử Si (Ge) liên kết với theo liên kết cộng hoá trị hình - Chất bán dẫn loại N * Khi ta pha lượng nhỏ chất có hoá trị Phospho (P) vào chất bán dẫn Si nguyên tử P liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho có điện tử tham gia liên kết dư điện tử trở thành điện tử tự => Chất bán dẫn lúc trở thành thừa điện tử ( mang điện âm) gọi bán dẫn N ( Negative : âm ) Chất bán dẫn N - Chất bán dẫn loại P Ngược lại ta pha thêm lượng nhỏ chất có hoá trị Indium (In) vào chất bán dẫn Si nguyên tử Indium liên kết với nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị liên kết bị thiếu điện tử => trở thành lỗ trống ( mang điện dương) gọi chất bán dẫn P Chất bán dẫn P 2.2 Tiếp giáp P-N Điốt - Tiếp giáp P-N Khi có hai chất bán dẫn P N , ghép hai chất bán dẫn theo tiếp giáp P - N ta Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử dư thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào lỗ trống => tạo thành lớp Ion trung hoà điện => lớp Ion tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo Diode - Điot tiếp mặt Ở hình mối tiếp xúc P - N cấu tạo Diode bán dẫn Ký hiệu hình dáng Diode bán dẫn a phân cực thuận cho điot Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , tác dụng tương tác điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) 0,2V ( với Diode loại Ge ) diện tích miền cách điện giảm không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn dòng qua Diode tăng nhanh chênh lệch điện áp hai cực Diode không tăng (vẫn giữ mức 0,6V ) Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim mức 0,6V Đường đặc tuyến điện áp thuận qua Diode * Kết luận : Khi Diode (loại Si) phân cực thuận, điện áp phân cực thuận < 0,6V chưa có dòng qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V có dòng qua Diode sau dòng điện qua Diode tăng nhanh sụt áp thuận giữ giá trị 0,6V b phân cực ngược cho điot Khi phân cực ngược cho Diode tức cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), tương tác điện áp ngược, miền cách điện rộng ngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp, Diode chiu điện áp ngược lớn khoảng 1000V diode bị đánh thủng 2.3 Diode bị cháy áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V Transistor BJT - Cấu tạo, kí hiệu * Transitor hay gọi bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Cấu trúc gọi Bipolar Junction Transitor (BJT) dòng điện chạy cấu trúc bao gồm hai loại điện tích âm dương (Bipolar nghĩa hai cực tính) Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên không hoán vị cho * Ta có hộp thoại Pick Devices sau Gõ tên linh kiện cần lấy vào ô Keywords (Ví dụ Pic16F877 hay 16f được, có từ tên linh kiện thây xuất được) Hình linh kiện sơ đồ chân mạch in bên cạnh bạn nhấp vào dòng chứa tên linh kiện, để chọn, bạn nhấp OK nhấp đúp vào tên linh kiện, lúc hộp thoại DEVICES xuất tên linh kiện chọn Tương tự vậy, bạn gõ vào resistor để chọn điện trở 4k7, điện trở 220, gõ vào 7seg để chọn led đoạn loại common cathode,gõ vào button để chọn nút bấm, kết sau: Còn nguồn đất ta đưa vào sau Để lấy linh kiện trang thiết kế, nhấp vào tên linh kiện hộp thoại DEVICES, dùng công cụ thay đổi cho phù hợp sau sang nhấp trái vào trang thiết kế để đặt linh kiện, ví dụ ta đặt Pic trước: Để di chuyển đến vị trí mong muốn, có cách : • Ta nhấp phải vào (lúc có màu đỏ), chọn tiếp biểu tượng move cụm số số (nút thứ tính từ trái qua), lúc linh kiện dính di chuyển theo chuột, di chuyển đến vị trí thíchhợp nhấp trái xong • Ta nhấp phải vào (lúc có màu đỏ), sau nhấp giữ chuột trái, kéo đến vị trí mong muốn thả ra, ok Tương tự cho linh kiện lại, bạn đưa hết trang thiết kế, nguồn đất bạn lấy cách nhấp vào biểu tượng công cụ số 2, lúc hộp thoại DEVICES danh sách linh kiện có nguồn đất, bạn lấy trang thiết kế thường.Để trở danh sách linh kiện ban đầu, bạn nhấp vào biểu tượng công cụ số 2, di chuyển linh kiện đến vị trí thích hợp để chuẩn bị dây, ta được: Để dây, bạn nhấp trái vào chân linh kiện thứ nhất, di chuột đến nhấp trái lên chân linh kiện thứ hai.Để xóa nhanh linh kiện, nhấp đúp phải lên linh kiện đó, để xem sửa thông số linh kiện, nhấp phải nhấp trái lên linh kiện.Mạch hoàn chỉnh sau: Như toàn mạch mô vẽ xong Nhưng để Pic hoạt động được, cần phải có chương trình viết cho nó, vi điều khiển lập trình mà.Proteus cho phép mô MCU nói chung cách nạp vào file.hex File.hex chương trình sau, bạn copy qua Notepad save lại với đuôi mở rộng hex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Ở save lại với tên file dem1-9dungngatngoai.hex Để nạp file vào Pic, bạn nhấp phải nhấp trái lên Pic, để có hộp thoại Edit Component sau: Trong chương trình viết khai báo sử dụng thạch anh 4MHz, ta thay đổi 1MHz thành 4MHz nhấp vào biểu tượng folder để load file dem1-9dungngatngoai.hex lưu lúc trước vào, kết sau: Nhấp OK xong Chạy mô Khâu thiết kế mạch hoàn tất, phần mong chờ đến, mô xem Pic có làm ta mong chờ hay không.Mục đích viết chương trình ta chương trình hoạt động,đầu tiên led đoạn số 0, sau lần nút bấm ấn xuống, led lại lần tăng thêm đơn vị, vượt qua 9, lại quay đếm từ Chúng ta bắt đầu chạy mô phỏng, dùng điều khiển để bắt đầu, đơn giản mở Windows Media Player bạn, nhấp vào nút Simulate, ta BÀI 6: BÀI TẬP ỨNG DỤNG Mạch chỉnh lưu cầu pha Mạch khuếch đại đơn Mạch khuếch đại công suất MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT LOA DÙNG LA 4440 Mạch dao động Dùng transistor MACH NHAY DUOI DUNG BJT +12V J1 +12V 27K LED LED LED LED Q1 C 828 Q2 C 828 Q3 C 828 Q4 C 828 1K 560 Dùng NE555 1K 100uF 560 1K 100uF 560 C ON2 Q5 C 828 1K 100uF 560 100uF 560 MACH COI HU DUNG IC555 9V 9V VR1 CON2 VR2 U3 C4 ,7 u F C V R ST TH R TR G VCC LM 555 OUT 100K R9 R 220 ,3 u F LED Mạch ứng dụng IC tương tự Mạch nạp acquy dụng IC LM301A C C LS1 D SC H G OUT C V R ST TH R TR G VCC LM 555 SPEAKER GN D 1K D SC H G 22K GN D 100K C C MACH ON AP DUNG IC OP-AMP 741 J1 J2 ,6 /1 W H 1061 2 C O N C O N C 1815 470 1K LM 741 - + R VR 50K R VR 9V 10K Mạch ứng dụng IC số 220 J1 R R C O N 14 330 5K SW U 1A 14001 47 D 10 U 1D 11 13 Q 14001 12 C U 1C u 14001 Q 14001 U 1B 14 14 14 1K LED 1K R R D LED L1 D