Giáo trình điện tử ứng dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ThS NGUYỄN HÀ THOẠI PHI Tháng 04/2014 MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1: Các Linh Kiện Điện Tử Cơ Bản R, L, C 1.1 Điện trở R 1.1.1 Định nghĩa, cấu tạo đơn vị tính điện trở 1.1.2 Ký hiệu, hình dạng thực tế cơng suất điện trở 1.1.3 Cách ghi đọc giá trị thân điện trở 1.1.4 Phân loại ứng dụng điện trở 11 1.2 Tụ điện C 13 1.2.1 Định nghĩa, cấu tạo đơn vị tính tụ điện 13 1.2.2 Tụ điện không phân cực tính dương âm 13 1.2.3 Tụ điện có phân cực tính dương âm 14 1.2.4 Ứng dụng tụ điện điện trở 14 1.3 Cuộn cảm L 15 1.3.1 Định nghĩa, cấu tạo đơn vị tính cuộn cảm 15 1.3.2 Ký hiệu hình dạng thực tế cuộn cảm 15 1.3.3 Ứng dụng cuộn cảm 16 Câu hỏi ôn tập 19 Chương 2: Diode Bán Dẫn Và Các Mạch Điện Ứng Dụng 20 2.1 Chất bán dẫn 20 2.1.1 Cấu tạo nguyên tử chất bán dẫn 20 2.1.2 Chất bán dẫn loại N 21 2.1.3 Chất bán dẫn loại P 21 2.2 Diode bán dẫn 22 2.2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế diode bán dẫn 22 2.2.2 Nguyên lý hoạt động diode bán dẫn 22 2.2.3 Các thông số kỹ thuật diode bán dẫn 23 2.2.4 Phân loại diode ứng dụng 23 2.3 Mạch điện ứng dụng diode 26 2.3.1 Mạch chỉnh lưu bán kỳ 26 2.3.2 Mạch chỉnh lưu hai bán kỳ 27 2.3.3 Mạch nguồn ổn áp dương dùng IC họ 78XX 29 2.3.4 Mạch nguồn ổn áp âm dùng IC họ 79XX 29 2.3.5 Mạch nguồn điều chỉnh điện áp dùng IC họ LM317 30 Câu hỏi ôn tập 32 Chương 3: Transistor Lưỡng Cực BJT 40 3.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế transistor BJT 40 3.2 Nguyên lý làm việc transistor BJT 41 3.2.1 Transistor loại PNP 41 3.2.2 Transistor loại PNP 43 3.3 Các mạch điện ứng dụng dùng transistor loại NPN 44 3.3.1 Mạch điều khiển đóng/mở Relay từ nhiều nơi 44 3.3.2 Mạch dao động đa hài bất ổn dùng transistor NPN 45 3.3.3 Mạch nghịch lưu dùng transistor NPN ghép Darlington 46 3.3.4 Mạch nạp điện cho bình ắcquy 46 3.4 Các mạch điện ứng dụng dùng transistor loại PNP 47 3.4.1 Mạch báo chuông tự động dùng quang trở 47 3.4.2 Mạch ổn định điện áp tự động AVR pha 48 3.4.3 Mạch nguồn ổn áp 12VDC/15A dùng transistor MJ2955 49 3.5 Các thông số kỹ thuật đường đặc tuyến transistor 51 3.5.1 Các thông số kỹ thuật transistor 51 3.5.2 Các đường đặc tuyến transistor 51 3.6 Tính tốn phân cực cho transistor 53 3.6.1 Phân cực cho cực B hai nguồn điện áp riêng 54 3.6.2 Phân cực cho cực B nguồn điện áp VCC 54 3.6.3 Phân cực cho cực B cầu phân áp RB1, RB2 56 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ thông số transistor 57 3.8 Các biện pháp ổn định nhiệt 57 3.8.1 Dùng điện trở RE để ổn định nhiệt (hồi tiếp âm dòng điện) 57 3.8.2 Dùng điện trở RB hồi tiếp từ cực C (hồi tiếp âm điện áp) 58 3.8.3 Dùng cầu phân áp có điện trở nhiệt Th 58 Câu hỏi ôn tập 60 Chương 4: Transistor Hiệu Ứng Trường FET 63 4.1 Khái niệm chung transistor trường FET 63 4.1.1 Nguyên lý hoạt động 63 4.1.2 Phân loại 63 4.1.3 Ưu nhược điểm transistor trường FET 63 4.2 Transistor trường JFET 64 4.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động JFET 64 4.2.2 Đặc tuyến JFET 65 4.2.3 Phân cực cho JFET 67 4.3 Transistor trường MOSFET kênh liên tục (DE-MOSFET) 69 4.3.1 Cấu tạo MOSFET kênh liên tục 69 4.3.2 Nguyên lý hoạt động đặc tuyến MOSFET kênh liên tục 69 4.3.3 Phân cực cho MOSFET kênh liên tục 71 4.4 Transistor trường MOSFET kênh cảm ứng (E-MOSFET) 71 4.4.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế MOSFET kênh cảm ứng 71 4.4.2 Nguyên lý làm việc MOSFET kênh cảm ứng 73 4.4.3 Mạch điện ứng dụng dùng MOSFET kênh cảm ứng 74 4.4.4 Các thông số kỹ thuật MOSFET kênh cảm ứng 77 Câu hỏi ôn tập 78 Chương 5: Họ Linh Kiện Bán Dẫn Lớp Thyristor 83 5.1 SCR (Silicon Controlled Rectifiers) 83 5.1.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế SCR 83 5.1.2 Nguyên lý hoạt động SCR 83 5.1.3 Các thông số kỹ thuật SCR 84 5.1.4 Các phương pháp khóa SCR mạch điện chiều 85 5.1.5 Mạch điện ứng dụng SCR 86 5.2 Diac 87 5.2.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế Diac 87 5.2.2 Nguyên lý hoạt động Diac 88 5.3 Triac 89 5.3.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế Triac 89 5.3.2 Nguyên lý hoạt động Triac 89 5.3.3 Các phương pháp kích dẫn Triac 90 5.3.4 Đặc tính Vơn – Ampe thơng số kỹ thuật Triac 91 5.3.5 Mạch điện ứng dụng Triac 91 5.4 Transistor đơn nối UJT 92 5.4.1 Cấu tạo, ký hiệu hình dạng thực tế UJT 92 5.4.2 Đặc tuyến UJT 93 5.4.3 Các thông số kỹ thuật UJT 95 5.4.4 Ứng dụng UJT 95 Câu hỏi ôn tập 99 Chương 6: Bộ Khuếch Đại Thuật Toán Op-amp 100 6.1 Khái niệm khuếch đại thuật toán Op-amp 100 6.2 Cấu tạo khuếch đại thuật toán Op-amp 101 6.3 Đặc tính thông số kỹ thuật Op-amp lý tưởng 102 6.4 Các chức Op-amp 103 6.4.1 Mạch khuếch đại đảo 103 6.4.2 Mạch khuếch đại không đảo 104 6.4.3 Mạch lặp điện áp 104 6.4.4 Mạch cộng điện áp 105 6.4.5 Mạch khuếch đại tích phân 105 6.4.6 Mạch khuếch đại vi phân 105 6.4.7 Mạch Schmitt trigger 105 6.4.8 Mạch so sánh điện áp 106 6.5 Các mạch điện ứng dụng Op-amp 106 6.5.1 Mạch điện điều khiển Relay dùng quang trở Opamp 106 6.5.2 Mạch bảo vệ áp thấp áp dùng Op-amp 106 Câu hỏi ôn tập 108 Chương 7: IC 555 Và Các Mạch Điện Ứng Dụng 110 7.1 Khái niệm IC 555 110 7.1.1 Công dụng IC 555 110 7.1.2 Cấu tạo IC 555 110 7.1.3 Nguyên lý hoạt động IC 555 110 7.1.4 Các thông số IC 555 112 7.1.5 Sơ đồ chân, hình dạng thực tế chức chân IC555 112 7.2 Các mạch điện dao động dùng IC 555 113 7.2.1 Mạch dao động đa hài bất ổn dùng IC 555 113 7.2.2 Mạch dao động đơn ổn dùng IC 555 114 7.2.3 Mạch dao động lưỡng ổn dùng IC 555 115 7.3 Các mạch điện ứng dụng IC 555 116 7.3.1 Mạch điều khiển loa dùng nhiệt trở Thermistor IC 555 116 7.3.2 Mạch nghịch lưu Inverter dùng IC 555 117 7.3.3 Mạch bơm nước tự động dùng IC 555 118 Câu hỏi ôn tập 119 Chương 8: Linh Kiện Quang Điện Tử 121 8.1 Quang transistor 121 8.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động quang transistor 121 8.1.2 Thông số kỹ thuật quang transistor 121 8.1.3 Mạch điện ứng dụng quang transistor 122 8.2 Quang Triac 123 8.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động quang Triac 123 8.2.2 Thông số kỹ thuật quang Triac 123 8.2.3 Mạch điện ứng dụng quang Triac 123 8.3 LED đoạn 124 8.3.1 Cấu tạo LED Đoạn 124 8.3.2 Bảng mã LED đoạn 125 8.4 LED ma trận 127 8.4.1 Cấu tạo LED ma trận 127 8.4.2 Nguyên lý hoạt động LED ma trận 128 Câu hỏi ôn tập 130 Tài Liệu Tham Khảo 131 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, loại linh kiện điện tử mạch điện tử ứng dụng phát triển với tốc độ nhanh chóng đa dạng nhiều lĩnh vực Do đó, sinh viên học điện tử cần đào tạo theo trình tự nắm bắt vững vàng nhanh chóng khối lượng kiến thức ngày lớn lĩnh vực điện tử Để đáp ứng nhu cầu đó, Giáo Trình Điện Tử Ứng Dụng hy vọng giúp sinh viên bắt đầu bước vào lĩnh vực điện tử có kiến thức linh kiện điện tử mạch điện tử ứng dụng Giáo Trình Điện Tử Ứng Dụng biên soạn dùng cho sinh viên chuyên ngành Cơ Điện Tử chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Nội dung giáo trình đề cập đến cấu tạo, ký hiệu, hình dạng thực tế, nguyên lý hoạt động mạch điện tử ứng dụng linh kiện điện tử Giáo Trình Điện Tử Ứng Dụng gồm có chương: Chương 1: Giới thiệu linh kiện thụ động điện trở, tụ điện, cuộn cảm Chương 2: Trình bày chất bán dẫn loại P, loại N Diode bán dẫn mạch điện tử ứng dụng diode Chương 3: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động mạch điện tử ứng dụng transistor lưỡng cực BJT Chương 4: Trình bày cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động mạch điện tử ứng dụng transistor trường MOSFET kênh cảm ứng Chương 5: Trình bày linh kiện điện tử bán dẫn có nhiều lớp tiếp giáp Chương 6: Trình bày khuếch đại thuật toán Op-Amp Chương 7: Trình bày IC 555 mạch điện tử ứng dụng IC 555 Chương 8: Trình bày linh kiện quang điện tử Do thời gian biên soạn ngắn nên Giáo Trình Điện Tử Ứng Dụng chắn nhiều vấn đề cần bổ sung hồn thiện Rất mong nhận nhiều ý kiến đóng góp người Địa liên hệ: Bộ mơn Công Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử, khoa Cơ Điện Điện Tử trường Đại Học Lạc Hồng Chương 1: Các Linh Kiện Điện Tử Cơ Bản R, L, C Giới thiệu chương Chương giới thiệu linh kiện điện tử bản, linh kiện điện trở, tụ điện cuộn cảm Đây linh kiện thiếu mạch điện tử Chúng ln giữ vai trị quan trọng hầu hết mạch điện tử Các linh kiện trình bày cách cụ thể từ định nghĩa, cấu tạo, ký hiệu sơ đồ mạch, cách phân loại thông dụng, tham số cách nhận biết chúng thực tế 1.1 Điện trở R 1.1.1 Định nghĩa, cấu tạo đơn vị tính điện trở Định nghĩa: Điện trở linh kiện dùng để ngăn cản dòng điện mạch Trị số điện trở xác định theo định luật Ơm: R= U I (1.1) Trong đó: R có đơn vị tính Ohm [Ω], U đơn vị tính vơn [V], I đơn vị tính [A] Trên điện trở, dịng điện điện áp ln pha điện trở dẫn dòng điện chiều xoay chiều Cấu tạo: Điện trở có nhiều dạng cấu tạo khác nhau, cách tổng quát ta có cấu tạo tiêu biểu điện trở mơ tả hình 1.1 - Ruột điện trở làm vật liệu cản trở dòng điện (Carbon Composition) - Vỏ điện trở làm chất cách điện - Chân điện trở làm kim loại 4, 5, 6, - Các vòng màu thể giá trị điện trở Hình 1.1: Cấu tạo điện trở Đơn vị tính: Điện trở có đơn vị tính Ohm (Ω) Các bội số thường dùng điện trở kilo Ohm (kΩ), mê ga Ohm (MΩ) 1kΩ = 103Ω 1MΩ = 103kΩ = 106Ω 1.1.2 Ký hiệu, hình dạng thực tế cơng suất điện trở Hình 1.2: Ký hiệu hình dạng thực tế điện trở Công suất điện trở: Điện trở có nhiều loại cơng suất khác (0.25W, 0.25W, 0.5W, 1W, 2W, 3W, 5W, 7W, 10W, 20W) Điện trở có cơng suất lớn kích thước lớn chịu dịng điện có giá trị lớn chạy qua Hình 1.3: Cơng suất kích thước loại điện trở 1.1.3 Cách ghi đọc giá trị thân điện trở Trên thân điện trở thường ghi tham số đặc trưng cho điện trở như: trị số điện trở % dung sai, công suất tiêu tán (thường từ vài phần mười Watt trở lên) Người ta ghi trực tiếp ghi theo nhiều qui ước khác Cách ghi trực tiếp: Là cách ghi đầy đủ tham số đơn vị đo chúng Cách ghi thường dùng điện trở có kích thước tương đối lớn điện trở dây quấn Ghi theo qui ước: Có nhiều quy ước khác nhau, ta xem xét số cách quy ước thông dụng - Khơng ghi đơn vị Ơm: Đây cách ghi đơn giản qui ước sau: R (hoặc E) = Ω, K = kΩ, M = MΩ - Quy ước theo mã: Mã gồm chữ số chữ để % dung sai Trong chữ số chữ số cuối số số cần thêm vào Các chữ % dung sai qui ước gồm: F = %, G = %, J = %, K = 10 %, M = 20 % - Quy ước màu: Thơng thường người ta sử dụng vịng màu, đơi dùng vịng màu (đối với loại có sai số nhỏ khoảng 1%) 1.1.3.1 Bảng quy định màu sắc điện trở Bảng 1.1: Quy định màu sắc thân điện trở Màu Vòng màu thứ (Hàng chục) Vòng màu thứ (Đơn vị) Vòng màu thứ (Số nhân) Vòng màu thứ (Sai số) Đen 0 20% Nâu 1 10 1% Đỏ 2 100 2% Cam 3 1000 Vàng 4 10000 Lục 5 100000 Lam 6 1000000 Tím 7 10000000 Xám 8 100000000 Trắng 9 1000000000 Vàng kim - - 0,1 5% Bạch kim - - 0,01 10% Loại điện trở có vòng màu qui ước: - Hai vòng màu 1, số có nghĩa thực - Vòng màu thứ số số cần thêm vào (hay gọi số nhân) - Vòng màu thứ phần trăm sai số (%) Hình 1.4: Điện trở có vịng màu Ví dụ: Đỏ tím nâu vàng kim = 27.101 ± 5% (Ω) = 270 (Ω) ± 5% Loại điện trở có vịng màu qui ước: - Ba vòng màu 1, 2, số có nghĩa thực - Vịng màu thứ số nhân để số số cần thêm vào - Vòng màu thứ phần trăm sai số (%) Hình 1.5: Điện trở có vịng màu Ví dụ: Cam cam trắng đen nâu = 339.100 ± 1% (Ω) = 339 (Ω) ± 1% Loại điện trở có giá trị nhỏ 10Ω qui ước: - Hai vịng màu 1, số có nghĩa thực - Vịng màu thứ màu vàng kim (nhân 0,1) - Vòng màu thứ phần trăm sai số (%) 10 Nguyên lý hoạt động Thermistor có giá trị điện trở lớn (vài trăm kΩ): Khi Thermistor có giá trị điện trở lớn, T1 ngưng dẫn, T2 ngưng dẫn Mức điện áp 0V cấp đến chân IC 555, IC 555 bị Reset, ngõ chân xuất mức thấp 0V T3 ngưng dẫn, loa khơng kêu Thermistor có giá trị điện trở nhỏ (vài trăm Ω): Khi Thermistor có giá trị điện trở nhỏ, T1 dẫn điện, T2 dẫn điện Mức điện áp 5V cấp đến chân IC 555, tụ C2 thực nạp điện xả điện, ngõ chân xuất xung vuông T3 hoạt động, loa kêu 7.3.2 Mạch nghịch lưu Inverter dùng IC 555 Hình 7.12: Mạch nghịch lưu Inverter dùng IC 555 Chức linh kiện: IC NE555, transistor T2, hai transistor T3-T4, máy biến áp T2 - IC NE555 dùng tạo xung vng kích dẫn kích ngắt cho Transistor T2 - Transistor T2 làm nhiệm vụ cổng NOT Đảo tín hiệu T3 T4 - Hai MOSFET T3-T4 dùng để biến đổi điện áp DC thành AC hai đầu cuộn sơ cấp Máy biến áp - Máy biến áp T2 có nhiệm vụ biến đổi điện áp 12VAC cuộn sơ cấp thành 220VAC bên cuộn thứ cấp máy biến áp Nguyên lý hoạt động mạch - Khi ngõ chân IC 555 xuất mức thấp 0VDC, T4 ngưng dẫn T2 ngưng dẫn làm cho dòng điện chạy vào kích dẫn cho T3 Lúc này, có dịng điện chạy từ điểm cuộn sơ cấp máy biến áp lên, qua T3 mass - Khi ngõ chân IC555 xuất mức cao 12VDC, T4 kíck dẫn T2 kíck dẫn làm cho T3 ngưng dẫn Lúc này, có dịng điện chạy từ điểm cuộn sơ cấp máy biến áp xuống, qua T4 mass - Do có biến đổi dịng điện bên cuộn sơ cấp nên xuất dòng điện cảm ứng xoay chiều 220V bên đầu cuộn thứ cấp máy biến áp 118 7.3.3 Mạch bơm nước tự động dùng IC 555 Hình 7.13: Mạch bơm nước tự động dùng IC 555 Chức linh kiện: Hai cảm biến sensor1-sensor2, IC1 555, transistor T1, Relay RL1 12VDC - Hai cảm biến sensor1 sensor2: có chức nhận biết mực nước bồn chứa để điều chỉnh cho bơm hoạt động hay không hoạt động - IC 555: dùng để tạo xung vng kích dẫn cho transistor T1 hoạt động Transistor T1: có tác dụng đóng, ngắt dòng điện chạy cuộn dây relay Relay RL1: dùng để đóng, ngắt động bơm nước Nguyên lý hoạt động mạch - Ngõ vào chân số nối với sensor2, ngõ vào chân số nối với sensor1 - Nhấn cơng tắc S3 hệ thống bắt đầu hoạt động + Khi mực nước bồn mức Minimum level N/C củaS1 N/C S2 đóng lại, làm cho ngõ vào chân số mức thấp, ngõ vào chân số mức cao, làm cho ngõ chân số xuất xung mức cao kíck dẫn cho Transistor T1, có dịng điện chạy vào hai đầu cuộn dây Relay RL1 lúc này, tiếp điểm NO đóng lại, cấp nguồn cho motor bơm nước họat động cấp nước vào bồn chứa + Khi nước bồn đạt tới mức Maximum level N/O củaS1 N/O S2 đóng lại, làm cho ngõ vào chân số mức cao, ngõ vào chân số mức thấp, làm cho ngõ chân số xuất xung mức thấp, Transistor T1 ngưng dẫn, khơng có dịng điện chạy vào hai đầu cuộn dây Relay RL1 lúc này, tiếp điểm NO mở ra, cắt nguồn cho motor bơm nước dừng họat động mực nước bồn mức minimum lever - Hai hoạt động lập đi, lập lại cơng tắc S3 mở động dừng hồn tồn 119 Câu Hỏi Ơn Tập Câu hỏi trắc nghiệm: Chức chân gì? a Điều khiển điện áp (CONTROL VOLTAGE) b Xả điện (DISCHAGER) c Ngõ (OUTPUT) d Reset e Ngưỡng (THRESHOLD) f Kích (TRIGGER) Chức chân số gì? a Điều khiển điện áp (CONTROL VOLTAGE) b Xả điện (DISCHAGER) c Ngõ (OUTPUT) d Reset e Ngưỡng (THRESHOLD) f Kích (TRIGGER) Chức chân số gì? a Điều khiển điện áp (CONTROL VOLTAGE) b Xả điện (DISCHAGER) c Ngõ (OUTPUT) d Reset e Ngưỡng (THRESHOLD) f Kích (TRIGGER) Chức chân số gì? a Điều khiển điện áp (CONTROL VOLTAGE) b Xả điện (DISCHAGER) c Ngõ (OUTPUT) d Reset e Ngưỡng (THRESHOLD) f Kích (TRIGGER) Chức chân Discharge a Nạp điện cho tụ C b Xả điện cho tụ C c Phát tụ C mức cao d Phát tụ C mức thấp Chức chân Trigger gì? 120 a Nạp điện cho tụ C b Xả điện cho tụ C c Phát tụ C mức cao d Phát tụ C mức thấp Chức chân Reset gì? a Xả điện cho tụ C b Để reset chip c Để đưa ngõ lên mức điện áp cao Chân discharge output thì? a Cùng pha với b Ngược pha với Chân số làm gì? a Nạp cho tụ C b Xả điện cho tụ C c Phát tụ C mức cao d Phát tụ C mức thấp 10 Khi mà chân phát mức điện áp cao tụ C, tụ C làm a Nạp b Xả 11 Chân để làm a Nạp cho tụ C b Xả điện cho tụ C c Phát tụ C mức cao d Phát tụ C mức thấp 121 Chương 8: Linh Kiện Quang Điện Tử Giới Thiệu Chương Trong điện - điện tử, opto gọi cách ly quang (opto-isolator), linh kiện dùng để truyền tín hiệu điện cách chuyển tín hiệu sang ánh sáng sau truyền Mục đích để tạo cách ly điện áp hai nguồn điện áp chiều có giá trị khác 8.1 Quang transistor 8.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động quang transistor Cấu tạo quang transistor gồm LED phát photo transitor, hai tích hợp nằm bên vỏ bọc kín Hình 8.1: Hình dạng thực tế ký hiệu quang transistor Opto hay sử dụng hệ thống điện-điện tử công suất lớn, dùng để ngăn xung điện áp cao hay phần mạch điện cơng suất lớn làm hư hỏng ngõ điều khiển công suất nhỏ bo mạch (như các ngõ Vi Xử Lý) Nếu có cố từ phần mạch điện công suất cháy, chập, tăng áp, khơng làm ảnh hưởng đến phần mạch điều khiển Khi có dịng nhỏ qua đầu led có opto, làm cho LED phát sáng LED phát sáng làm thông hai cực C E quang transistor cho dòng điện chạy từ chân C xuống chân E transistor quang 8.1.2 Thông số kỹ thuật quang transistor Bảng 8.1: Các thông số kỹ thuật quang transistor – Opto PC817 Ngõ vào Ngõ Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Dòng điện qua diode IF 50 mA Điện áp ngược VR V Điện áp tối đa rơi quang transistor ngưng dẫn VCE 35 V IC 50 mA Dòng điện cho phép qua quang transistor dẫn điện 122 8.1.3 Mạch điện ứng dụng quang transistor Hình 8.2: Mạch điện ứng dụng Opto PC817 Hình 8.3: Mạch điện ứng dụng Opto H11B1 220VAC L +12VDC N R8 100 R2 100Ω LOAD 220VAC R1 1Ω/5W + C1 - 4,7uF R3 2,2 K S1 RESET R4 10K 120 Ohm 12V Relay Coil D 1N914 Vz 4,7V IC 555 R7 1K T1 BC148 R3 2,2K R5 10K Tiếp điểm Relay NO OPT1 MCT2E VR1 2,2K COM C2 104 R6 4,7K NC T2 BC148 Over Load Indicator Hình 8.4: Mạch điện bảo vệ dòng dùng Opto MCT2E 123 8.2 Quang Triac 8.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động quang Triac Quang triac dùng để tạo cách ly điện áp nguồn điện áp chiều bên phần mạch điều khiển với nguồn điện áp xoay chiều bên phần mạch động lực Cấu tạo quang triac gồm LED phát photo triac, hai tích hợp nằm bên vỏ bọc kín Khi có dịng nhỏ qua đầu led có quang triac, làm cho LED phát sáng LED phát sáng làm thông hai cực quang triac cho dịng điện chạy qua Hình 8.5: Hình dạng thực tế, ký hiệu chức chân quang triac 8.2.2 Thông số kỹ thuật quang Triac Bảng 8.2: Các thông số kỹ thuật quang triac – MOC 3021 Ngõ vào Ngõ Thơng số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Dịng điện qua diode IF 50 mA Điện áp ngược VR V Điện áp đỉnh tối đa rơi triac quang ngưng dẫn VT1T2 400 V Dòng điện hiệu dụng cho phép qua triac quang dẫn điện IT1T2 50 mA 8.2.3 Mạch điện ứng dụng quang Triac Hình 8.6: Mạch điện ứng dụng quang triac – MOC3021 124 8.3 LED đoạn 8.3.1 Cấu tạo LED Đoạn Led đoạn có cấu tạo bao gồm: led đơn xếp theo hình số thập phân có thêm led đơn hình trịn nhỏ thể dấu chấm thập phân góc bên phải led đoạn Tám led đơn led đoạn có chân Anode (cực +) chân Cathode (cực -) nối chung với chân chung đưa để kết nối với mạch điện Tám chân lại đưa thành chân riêng để điều khiển cho led sáng tắt theo ý muốn Nếu led đoạn có Kathode (cực -) nối chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức (5V) Nếu led đoạn có Anode (cực +) nối chung đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức (0V) Hình 8.7: Cấu tạo hình dạng thực tế LED đoạn 125 8.3.2 Bảng mã LED đoạn 8.3.2.1 LED đoạn loại Kathode chung Đối với LED đoạn loại Kanode chung, muốn đoạn led sáng ta đưa mức điện áp cao 5V (mức 1) đến chân Anode LED đơn Từ ta có bảng giải mã LED đoạn Kathode chung sau: Bảng 8.3: Bảng giải mã LED đoạn loại Kathode chung Để giải mã cho led đoạn loại Kathode chung, ta sử dụng IC 4511 LT BI 5V SW0 SW1 SW2 SW3 A B C D 10kΩ x LE VDD 4511 a b c d e f g 470Ω x a f e g d GND b c Kathode Hình 8.8: Sơ đồ nối dây IC 4511 led đoạn loại Kathode chung 126 Bảng 8.4: Trạng thái ngõ vào (D, C, B, A) ngõ (a, b, c, d, e, f, g) IC giải mã Led đoạn loại Kathode chung IC 4511? 8.3.2.2 LED đoạn loại Anode chung Đối với LED đoạn loại Anode chung, muốn đoạn led sáng ta đưa mức điện áp thấp 0V (mức 0) đến chân Kathode LED đơn Từ ta có bảng giải mã LED đoạn Anode chung sau: Bảng 8.5: Bảng giải mã LED đoạn loại Anode chung Để giải mã cho led đoạn loại Anode chung, ta sử dụng IC 74247 127 LT BI VDD a b A c B 74LS247 d C e D f g SW0 SW1 SW2 SW3 10kΩ x LE Anode 470Ω x a f e g d b c GND Hình 8.9: Sơ đồ nối dây IC 74247 led đoạn loại Anode chung Bảng 8.6: Trạng thái ngõ vào (D, C, B, A) ngõ (a, b, c, d, e, f, g) IC giải mã Led đoạn loại Anode chung IC 74247 8.4 LED ma trận 8.4.1 Cấu tạo LED ma trận LED ma trận tức Dot Matrix LED tập hợp nhiều đèn LED bố trí thành dạng “ma trận” hình chữ nhật vng với số hàng a số cột b Ma trận LED dùng nhiều ứng dụng hiển thị biển quảng cáo, hiển thị thay LCD chí dùng hiển thị video… Để giảm số lượng đường điều khiển, ma trận LED LED nối chung với theo hàng cột Số lượng LED ma trận LED axb số lượng ngõ tổng số hàng cột: a + b Với mục đích giúp sinh viên làm quen với khái niệm LED ma trận, phạm vi giảng trình bày thao tác với LED ma trận có kích thước 7x5 (7 hàng, cột) 128 LED ma trận 7x5 thường dùng để hiển thị ký tự bảng mã ASCII thay cho Text LCD Tuy nhiên, ghép LED ma trận lại để hiển thị loại hình ảnh có độ phân giải thấp Hình 8.9 mơ tả cấu trúc LED ma trận 7x5 với 12 ngõ đặt tên từ C0…C4 D0…D6 (C đại diện cho Control line D Data line) Hình 8.9: Cấu tạo hình dạng thực tế ma trận LED 7x5 Bên ô ma trận LED LED phát sáng Trong hình vẽ trên, Kathod (cực âm) LED hàng nối chung với ngõ chung ngõ D (Data) Các Anod LED cột nối chung tạo thành đường C (Control) Thông thường, đường D C chọn số số lượng đường D nhiều đường C cho số lượng đường D gần với số 8, 16, 32…(lũy thừa 2) Lý việc chọn nhằm giảm kích thước font chứa ký tự hình ảnh hiển thị lên ma trận LED, hiểu rõ tìm hiểu cách điều khiển LED ma trận 7x5 bên a) b) Hình 8.10: Ma trận LED 7x5 dùng để hiển thị số 129 8.4.2 Nguyên lý hoạt động LED ma trận Trước hết khảo sát cách cho sáng LED mà không cần quan tâm đến bảng font Quan sát cột thứ (cột C0) hình 8.10a, cột có LED hàng D2 D3 sáng, LED lại tắt Điều thực cách kích chân C0 (Anode) lên mức cao, kéo chân D2, D3 xuống mức chân Data khác giữ mức cao Các cột khác thực tương tự Tuy nhiên, câu hỏi hiển thị cột với đèn LED sáng khác ngõ Kathod chúng nối chung (thành chân D) Ví dụ kéo tất chân C0…C4 lên mức cao xuất tín hiệu chân D, tất LED dùng hàng sáng tắt “Bí quyết” kỹ thuật “quét”, hiển thị cột với giá trị tương ứng chúng không hiển thị đồng thời Trong hình 8.10b hiển thị số ‘4’, trước hết kích chân C0 lên cao chân C1…C4 mức thấp, xuất tín hiệu chân D để hiển thị lên cột C0 Tiếp theo kéo chân C1 lên cao chân Control khác mức thấp, xuất liệu chân D để hiển thị cột C1…Cứ hiển thị hết cột quay lại cột C0 Quá trình gọi “quét LED” Do tốc độ “qt” cao nên khơng có cảm giác “nhấp nháy”, cột ma trận hiển thị đồng thời 130 Câu Hỏi Ôn Tập Hãy phân biệt linh kiện thu quang linh kiện phát quang Trình bày nguyên lý hoạt động quang transistor? Trình bày nguyên lý hoạt động quang triac? LED bảy đoạn gì? Vị trí LED a, b, c, d, e, f, g, p LED bảy đoạn cố định hay thay đổi được? Tại sao? Hãy vẽ đoạn sáng tương ứng LED bảy đoạn để hiển thị chữ số từ Hãy kể tên LED sáng, LED tắt LED bảy đoạn dùng hiển thị chữ từ A F Hãy kể tên số loại LED vẽ kí hiệu tương ứng, cho biết vài ứng dụng Hãy kể tên linh kiện quang điện tử học chia hai nhóm linh kiện biến đổi tín hiệu quang → điện, điện → quang Hãy vẽ giải thích nguyên lí hoạt động số mạch ứng dụng trình bày 10 Led ma trận gì? Vẽ cấu tạo led ma trận 8x8? 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Viết Nguyên, Giáo Trình Linh Kiện Điện Tử Và Ứng Dụng, Nhà xuất Giáo Dục, năm 2002 [2] TS Đặng Văn Chuyết, Giáo Trình Kỹ Thuật Mạch Điện Tử, Nhà xuất Giáo Dục, năm 2005 [3] Nguyễn Thanh Trà, Thái Vĩnh Hiển; 250 Bài Tập Kỹ Thuật Điện Tử; Nhà xuất Giáo Dục, năm 2007 [4] Thomas L Floyd; Electronic Devices; Printice Hall, 1998 [5] Jmillman; Micro Electronic, Digital And Analog, Circuits And System; Mc Graw Hill Book Company; 1997 132 ... ICEmax = 100mA, loại NPN (Si) 3.5.2 Các đường đặc tuyến transistor Người ta thường ý đến loại đặc tuyến transistor: Đặc tuyến ngõ vào, đặc tuyến ngõ đặc tuyến truyền đạt Khảo sát mạch điện phân cực... kích thước nhỏ, giá trị điện dung C có đơn vị tính pF ghi theo quy ước Tụ gốm có kích thước nhỏ thường ghi theo qui ước sau: Ví dụ tụ ghi 204 có nghĩa trị số điện dung C = 20x104pF = 20.0000pF... E) = Ω, K = kΩ, M = MΩ - Quy ước theo mã: Mã gồm chữ số chữ để % dung sai Trong chữ số chữ số cuối số số cần thêm vào Các chữ % dung sai qui ước gồm: F = %, G = %, J = %, K = 10 %, M = 20 % - Quy