Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC

*Trong các bộ nguồn thì 78xx và 79xx được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn để tạo điện áp đầu ra mong muốn đặc biệt những thiết bị này cần điện áp đầu vào cố định không thay đổi lê

Bạn có thể tham khảo nguồn tài liệu được dịch từ tiếng Anh tại đây:

http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html

Thông tin liên hệ:

Yahoo mail: thanhlam1910_2006@yahoo.com

Gmail: frbwrthes@gmail.com

D08_VT4 Page 1

Mục lục:

A Câu hỏi: 2

B Bài làm 2

Câu hỏi chung: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC 2

1.1-Họ IC 78xx và IC 7805 2

1.2-Họ IC 79xx và IC 7905 3

1.3-IC 7490 4

1.4-IC 74390 7

1.5-IC 74138 8

1.6-IC 74245 10

1.7-IC 555 11

1.8-IC 4017 15

1.9-IC ADC 0809 17

1.10-IC 74247, 7447, 7448 18

1.11-LED 7 đoạn 21

1.12 Diode Zenner 22

Câu 1: Mạch táo sóng chức năng sin, tam giác, răng cưa dùng IC KĐTT 23 Câu 2:Mạch đồng hồ có chỉnh giờ và báo thức 27

Câu 3:Mạch tạo dao động dùng IC 555 có f=10 Hz 34

Câu 4: Mạch khuếch đại thuận, khuếch đại đảo với hệ số khuếch đại k=10 .39

Câu2: Mạch đồng hồ có chỉnh giờ và báo thức

Câu3: Mạch tạo dao động dùng IC 555 có f=10 Hz

Câu 4: Mạch khuếch đại thuận, đảo với hệ số khuếch đại k=10 bằng IC

KĐTT

B Bài làm

Câu hỏi chung: Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc của các IC

1.1-Họ IC 78xx và IC 7805

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử

dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần

ổn áp Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp

78xx tương tự nhau

D08_VT4 Page 4

IC 7905: là IC ổn áp -5V

Về mặt nguyên lý 7905 và 7805 hoạt động tương đối giống nhau

*Trong các bộ nguồn thì 78xx và 79xx được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn để tạo điện áp đầu ra mong muốn đặc biệt những thiết bị này cần điện áp đầu vào cố định không thay đổi lên xuống Sau đây là một mạch

ví dụ:

1.3-IC 7490

Trong các mạch số ứng dụng, ứng dụng đếm chiếm một phần tương đối lớn

IC 7490 là IC đếm thường được dùng trong các mạch số ứng dụng đếm 10

và trong các mạch chia tần số

Cấu tạo của IC 7490 như hình sau:

D08_VT4 Page 5

Sơ đồ chân của IC 7490:

Trong cấu tạo của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9

Bảng giá trị của IC 7490 theo các ngõ vào Reset như sau:

Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức là tần

số tín hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng 1/10 tần số xung CK, nhưng dạng tín hiệu

ra khác nhau

Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:

Dạng sóng ngõ ra sau cùng trong 2 trường hợp trên:

D08_VT4 Page 7

Theo như hình, ta thấy dạng sóng ở các ngõ ra của 2 mạch cùng đếm 10

nhưng khác nhau:

*Kiểu đếm 2x5 cho tín hiệu ra ở QD không đối xứng

*Kiểu đếm 5x2 cho tín hiệu ra ở QA đối xứng

Sơ đồ nguyên lý mạch kiểm tra hoạt động của IC 7490:

1.4-IC 74390

Sau đây là hình vẽ một IC 74390:

Sơ đồ chân IC 74390:

- Lối vào xung nhịp clockA và lối ra QA là của bộ đếm mod 2

- Lối vào xung nhịp clockB và các lối ra QB, QC, QD là của bộ đếm mod 5

- Một bộ đếm của IC 74390 có thể tạo nên các mod đếm từ mod 2 đến mod

10, và IC 74390 có thể đếm đến mod100, tùy theo cách mắc các chân của

IC

- Các bộ đếm mod nhỏ hơn 10 có thể thiết lập bằng cách nối các chân Q với Reset một cách thích hợp, có thể dùng thêm các cổng AND nếu cần thiết.Ví dụ: đếm mod 8: nối QD(8) với Reset, đếm mod 9: nối QA(1) và QD(8) với Reset qua 1 cổng AND

D08_VT4 Page 10

Dựa vào bảng trạng thái ta thấy chỉ cần 1 trong 3 chân cho phép (G2A, G2B, G1 ) ở trạng thái cấm (không cho phép IC hoạt động ) thì tất cả các ngõ ra của IC 74138 đều ở mức logic cao bất chấp trạng thái logic của các chan địa chỉ (A0, A1, A2 ) Chẳng hạn như khi chân G2A ở mức logic cao thì tất cả các ngõ ra của IC đều ở mức logic cao, bất chấp trạng thái của các chân còn lại như G1A, G1, A0, A1, A2

Ta nhận thấy khi cả 3 đường địa chỉ đều ở mức logic thấp 00h(với điều kiện các ngõ vào điều khiển đều phải ở mức logic thích hợp để IC hoạt động) thì chỉ có duy nhất một ngõ ra đầu tiên là ỏe mức logic thấp, tất cả các ngõ ra

còn lại đều ở mức logic cao

Khi địa chỉ đưa vào IC tăng lên một (01h)thì mức logic thấp này được

chuyển đến ngõ ra thứ 2 và cũng chỉ có duy nhất ngõ ra này ở mức logic thấp

Khi địa chỉ đưa vào IC là 08h thì mức logic thấp sẽ ở ngõ ra cuối cùng (O7) Như vậy mức logic thấp ở ngõ ra sẽ di chuyển tương ứng với địa chỉ đưa vào

IC

1.6-IC 74245

Hình vẽ một IC 74245:

Sơ đồ chân IC 74245:

D08_VT4 Page 11

Là IC đệm có 2 cổng port A và port B Mỗi cổng có 8 port riêng biệt

Sơ đồ khối như sau:

Nguyên lý hoạt động:

+Dữ liệu vào D0-D7 từ các chân A0-A7

+ Chân DIR được nối với chân B14 mang tín hiệu IOR(đọc)

 Nếu tín hiệu IOR tích cực mức 0.Dữ liệu (data) sẽ đi từ B >>

A

 Nếu tín hiệu IOR tích cực mức 1.Dữ liệu (data) sẽ đi từ A >>

B + Chân E được nối với bộ 74688.Nhận tín hiệu cho phép 74245 hoạt động với mức 0 là mức tích cực

1.7-IC 555

Hình vẽ một IC 555:

D08_VT4 Page 12

Sơ đồ chân IC 555:

Chức năng từng chân của IC 555:

*Chân 1: nối ra mass để náy dòng cung cấp cho IC

*Chân 2: chân kích thích

*Chân 3: đầu ra

*Chân 4: Xóa - Reset Khi chân 4 nối mass thì ngõ ra ở mức thấp, còn khi chân 4 nôi vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tuỳ theo mức áp ở chân 2

và 6

*Chân 5: diện áp điều khiển, dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trg IC theo

VR hay R ngoài cho nối mass Tuy nhiên trg các mạch ứng dụng chân số

5 nối mass qua 1 tụ điện 10nF > 100nF tác dụng lọc bỏ nhiễu cho mức

áp chuẩn ổn định

*Chân 6: chân ngưỡng, ngõ vào của 1 tần so áp khác, mạch so sánh dùng các Transistor ngược Vcc/3

*Chân 7: đầu phóng điện, có thể xem như 1 khoá điện

*Chân 8: Cấp nguồn nuôi cho IC, nguồn nuôi cho IC khoảng từ +5V  +15V, tối đa là 18V

Sơ đồ nguyên lý của IC 555:

D08_VT4 Page 13

Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor

để xả điện Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm

3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1

và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset

Nguyên tắc hoạt động

D08_VT4 Page 14

Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC Mạch FF là loại RS Flip-flop,

Giai đoạn đầu ra ở mức 1:

Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0

Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1], Q = [1] và = [0] Ngõ ra của IC ở mức 1

Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi Trong khi điện áp

tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó

Giai đoạn đầu ra ở mức 0:

Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q

= [0] và = [1] Ngõ ra của IC ở mức 0

Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0 Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor

Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ

ổn định

Tính tần số điều chế độ rộng xung của IC 555:

D08_VT4 Page 15

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung

+ Tần số của tín hiệu đầu ra là:

f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2)) + Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f

+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì :

t1 = ln2 (R1 + R2).C + Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì :

t2 = ln2.R2.C

1.8-IC 4017

Hình vẽ một IC 4017:

Sơ đồ chân IC 4017:

D08_VT4 Page 16

Nguyên tắc hoạt động:

Giản đồ xung như hình dưới đây:

D08_VT4 Page 17

IC 4017 là IC đếm thập phân có 10 ngõ ra liên tục mức cao Chỉ có một ngõ ra được kích mức cao tại một thời điểm Có thể thấy được ra ngõ ra

÷10 output sẽ mức cao cho lượt đếm 0 > 4 và ở mức thấp khi đếm 5 > 9

IC này rất hữu dụng khi tạo những ứng dụng liên quan đến Timer

1.9-IC ADC 0809

Hình vẽ một IC ADC 0809:

Sơ đồ chân IC ADC-0809:

Chức năng từng chân của IC ADC-0809:

-IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự

-A, B, C: Giải mã chọn 1 trong 8 ngõ vào

-D0 đến D7 : 8 ngõ ra song song 8bit dạng số

-ALE: cho phép chốt địa chỉ

-START: xung bắt đầu chuyển đổi

-CLK: xung dao động

-Vref+: điện thế tham chiếu (+)

-Dễ dàng giao tiếp Vi xử lý hoặc dùng riêng

-Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

Nguyên tắc hoạt động

Đây là bộ biến đổi rất thông dụng có 8 kênh ngõ vào riêng biệt được chọn từ

3 chân A0,A1,A2 Ngõ ra 8 bít tương thích TTL 3 trạng thái có thể ghép trực tiếp với DATA Bus ADC0809 hoạt động dựa trên nguyên tắc xấp xỉ liên kết Xung CLK có thể cấp 500kHz Cần cung cấp xung Start ( tích cực mức cao) để bắt đầu quá trình chuyển đổi Đầu tiên là quá trình đọc và chốt dữ liệu A0,A1,A2 để chọn kênh chuyển đổi Khi đang chuyển đổi thì chân EOC (End of Conversion) ở mức thấp, sau thời gian s thì EOC=1 báo hiệu đã kết thúc quá trình chuyển đổi Lúc khoảng 100µ s này dữ liệu số đã có ở

D0 D7, để đọc được dữ liệu đầu ra của ADC thì đợi khi OE=1 lúc này dữ liệu này xuất ra ngoài

1.10-IC 74247, 7447, 7448

IC 7447

IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung

Hình dạng và sơ đồ chân:

Chân 9: 7-Segment e Output

Chân 10: 7-Segment d Output

Chân 11: 7-Segment c Output

Chân 12: 7-Segment b Output

Chân 13: 7-Segment f Output

Chân 14: 7-Segment g Output

Chân 15: 7-Segment a Output

Chân 16: Vcc

D08_VT4 Page 20

Ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…

Sơ đồ logic và bảng trạng thái

D08_VT4 Page 21

IC7448, 74247 cũng là IC giải mã từ BCD sang mã 7 đoạn 7448 hoạt động

ở mức logic cao, dùng LED Katot chung

1.11-LED 7 đoạn

Hiển thị dùng led 7 đoạn loại anode chung ứng với IC giải mã 7447 có mức tích cực là mức 0 ( mức thấp).Ở loại anode chung ( anode của đèn được nối lên +5V, đoạn náo sáng ta nối đầu cathode ủa đoạn đó xuống mức thấp thông qua điện trở để hạn dòng

Hiển thị dùng led 7 đoạn loại katot chung ứng với IC giải mã 7448 có mức tích cực là mức 1 ( mức cao).Ở loại katot chung ( katot của đèn được nối lên GND)

D08_VT4 Page 22

1.12 Diode Zenner

Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode

Nguyên tắc hoạt động:

Điốt Zener, còn gọi là "điốt đánh thủng" hay "điốt ổn áp": là loại điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng Khi sử dụng điốt này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của điốt thì điốt sẽ cho dòng điện đi qua

Khi được phân cực thuận diode Zener hoạt động giống diode bình thường Khi được phân cực nghịch, lúc đầu chỉ có dòng điện thật nhỏ qua diode Nhưng nếu điện áp nghịch tăng đến một giá trị thích ứng: Vngược = Vz (Vz : điện áp Zener) thì dòng qua diode tăng mạnh, nhưng hiệu điện thế giữa hai đầu diode hầu như không thay đổi, gọi là hiệu thế Zener.Đặc tính:Diode

Mạch cầu Wien:

Muốn mạch phát sinh dao động thì |K|.| |>1 Nếu điều kiện này vẫn lớn hơn 1 thì mạch sẽ tạo xung vuông Sau khi phát sing giao động, 2Diot đóng vai trò điều chỉnh hệ số khuếch đại và đưa |K|.| |=1 Xung ra là xung Sin Mạch so sánh

Khi Uvào có giá trị âm lớn tức u-> u+ khi đó lối ra ura = ura max, qua mạch hồi tiếp dương tới lối vào không đảo ta có điện áp trên lối vào dương là

 = uvào ngắt

Tăng dần điện áp uvào cho đến khi uvào< uvào ngắt thì khi đó điện áp lối ra không đổi

 = uvào đóng

Tăng tiếp điện áp lối vào khi đó điện áp lối ra sẽ không bị thay đổi ura= -ura max

Khi giảm Uvào từ một giá trị dương lớn cho tới mức uvào>= uvào đóng khi

đó mạch vẫn giữ nguyên trạng thái

Khi giảm tín hiệu lối vào uvào< uvào đóng khí đó điện áp lối vào đảo nhỏ hơn điện áp lối vào thuận, tín hiệu lối ra sẽ chuyển trạng thái từ ura = ura max thành –ura max

Để mạch ở trạng thái ổn định thì K >=1 trong đó K là hệ số khuếch đại của

bộ khuếch đại thuật toán và

Xây dựng trên cơ sở khếch đại lối vào đảo trong đó

thành phần hồi tiếp là tụ C Điện áp lối ra được cho

bởi phương trình sau:

+

-U vao

C R

U ra

D08_VT4 Page 25

] )

( [ 1 ) (

D08_VT4 Page 26

out

D C

B A

+

U4 UA741 +V

V8 12v

+V

V7 -12

+

C4 0.1uF

+

C3 0.1uF

+V

V6 -12

+V

V5 12v

+

U3 UA741

+

U2 AD845

+V

V4 -12V

+V

V3 12V

+

-Vs1 3V

+

U1 UA741

C2

0.01uf

R1 50k 60%

D1 1N914

D2 1N914

R11 270

R10 10k

R9 10k

R8 10k

R7 10k

R6 10k

D C

Mạch giải

mã hiển thị led IC74LS47

Hiển thị led

7 đoạn

Mạch giải

mã đổ chuông

chuông

D08_VT4 Page 28

* Nhiệm vụ các khối:

Khối tạo xung: tạo xung vuông với tần số 1Hz

Khối đếm: là các FF nhận xung dao động để xử lý đưa ra tín hiệu mã hoá BCD

Khối giải mã: - giải mã BCD để đưa ra khối hiển thị

-giải mã BCD để rung chuông

Khối hiển thị: - hiển thị tín hiệu sau giải mã bằng led

-rung chuông khi gat công tắc

II khối tạo xung-IC 7400 (NAND)

Cấu tạo IC7400:

IC 7490 gồm 2 bộ chia là chia 2 và chia 5:

- Bộ chia 2 do Input A điều khiển đầu ra Q A

- Bộ chia 5 do Input B điều khiển đầu ra Q B, Q C, Q D

Đầu vào A, B tích cực ở sườn âm

Để tạo thành bộ đếm 10 ta nối đầu ra Q A vào chân B để tạo xung kích cho bộ đếm 5

A

Q , Q B, Q C, Q D là các đầu ra

3.1.2 Sơ đồ logic và bảng trạng thái:

số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác nhau

Ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…

IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ

ra lên cao hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn led là anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự IC 74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng

đủ cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung

Chân 9: 7-Segment e Output

Chân 10: 7-Segment d Output

Chân 11: 7-Segment c Output

Chân 12: 7-Segment b Output

Chân 13: 7-Segment f Output

Chân 14: 7-Segment g Output

Chân 15: 7-Segment a Output

Chân 16: Vcc

D08_VT4 Page 32

Khối giải mã đổ chuông

Để thiết kế mạch này ta dùng phương pháp đơn giản hơn đó là:

Ta tiến hành giải mã từ mã BCD của bộ đếm sang mã thập phân sử dụng IC 74LS373 sau đó tiến hành chọn các thời điểm đổ chuông bằng mạch AND

D08_VT4 Page 33

U27B

+V V3

S6

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U20

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U18

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U17

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U16

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U15

74LS373 D7 D5 D3 D1

Q7 Q5 Q3 Q1

OE E U14 S4

a b c d e f g V+

a b c de f g V+

a b c d e f g V+

a b c d e fg V+

a b cd e f g V+

+V

CP1 Q1

V

U28B U28A

U27A

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U26

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U13

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U12

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U11

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U10

74LS47 A3 A1

test RBI

g e c a RBO U9

U3

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U19 74F85

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U21 74F85

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U22 74F85

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U23 74F85

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U24 74F85

74LS85 A3 A1 B3 B1

IA<B IA>B A<B A>B

U25 74F85

U1B

U1A

R1

SPK1 8