Giáo trình mô đun Kỹ thuật điện tử (Nghề Cơ điện tử - Trình độ cao đẳng) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Giáo trình mô đun Kỹ thuật điện tử (Nghề Cơ điện tử - Trình độ cao đẳng) được biên soạn gồm 14 đơn vị bài học, trang bị cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng về: Phân tích cấu tạo, ký hiệu, phân loại và hình dáng của điện trở; phân tích phương pháp đọc và đo điện trở; tính toán được các thông số của mạch phân cực bằng cầu phân áp sử dụng điện trở; phân tích cấu tạo, ký hiệu và phân loại tụ điện, diode, transitor; phân tích được nguyên lý hoạt động của tụ điện, diode và transitor; phân tích cấu trúc, ký hiệu, phân loại và nguyên lý hoạt động của IC ổn áp, IC dao động; nhận dạng chính xác ký hiệu, hình dáng của từng linh kiện điện tử như Điện trỏ, Tụ điện, Diode, Transitor;…

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH: ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTCN ngày…….tháng….năm Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao đẳng trung cấp, giáo trình Kỹ thuật điện tử giáo trình mơn học biên soạn theo chương trình Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR-VT Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặc chẽ Giáo trình cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo mục tiêu đào tạo có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 90 gồm có: - Bài 1: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở - Bài 2: Lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ pha dùng Diode - Bài 3: Lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu toàn kỳ pha dùng Diode (chỉnh lưu cầu) - Bài 4: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực dòng Bazo dùng transistor - Bài 5: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp dùng transistor - Bài 6: Lắp ráp mạch khuếch đại EC dùng BJT - Bài 7: Lắp ráp mạch khuếch đại BC dùng BJT - Bài 8: Lắp ráp mạch khuếch đại CC dùng BJT - Bài 9: Lắp ráp mạch khuếch đại công suất - Bài 10: Lắp ráp mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT - Bài 11: Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555 - Bài 12: Lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT - Bài 13: Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp lấy mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905 - Bài 14: Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 Trong trình sử dụng giáo trình, tùy theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển mà điều chỉnh thời gian bổ sung thêm kiến thức Giáo trình chia ứng với linh kiện mạch ứng dụng linh kiện Mặc dù cố gắng biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cơ, bạn đọc em học sinh, sinh viên để hiệu chỉnh cho giáo trình hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BRVT Đất đỏ, ngày 18 tháng năm 2020 Biên soạn Trương Thiện Quân MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu……………………………………………………………… Bài 1: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở…… Điện trở………………………………………………………………………….9 1.1 Khái niệm………………………………………………………………………9 1.2 Ký hiệu-đơn vị…………………………………………………………………9 1.3 Điện trở dây dẫn………………………………………………………….… Định luật ohm……………………………………………………………… 10 2.1 Định luật Ohm cho đoạn mạch điện……………………………… …10 2.2 Định luật Ohm tổng quát đoạn mạch…………………………… …10 2.3 Định luật Ohm tổng quát cho mạch kín ………………………………… …10 Phân loại…………………………………………………………………… 11 3.1 Phân loại theo cấu tạo……………………………………………………….11 3.2 Về mục đích sử dụng…………………………………………………….….12 Cách mắc điện trở …………………………………………………………….15 4.1 Mắc nối tiếp………………………………………………………………….15 4.2 Mắc song song……………………………………………………………….15 Đọc trị số điện trở theo qui ước vịng màu…………………………………….16 Cơng suất điện trở……………………………………………………… 18 Ứng dụng…………………………………………………………………… 18 Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở….19 Bài 2: Lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ pha dùng Diode……….21 1.Chất bán dẫn………………………………………………………………… 21 1.1 Khái niệm:……………………………………………………………… …21 1.2 Bán dẫn thuần………………………………………………………………21 1.3 Bán dẫn tạp chất………………………………………………………… 22 1.4 Mối nối P – N…………………………………………………………… 24 Diode bán dẫn……………………………………………………………… 24 2.1.Cấu tạo – kí hiệu Diode bán dẫn………………………………………… 24 2.2 Nguyên lí họat động……………………………………………………… 25 2.3 Phân cực diode…………………………………………………………… 25 2.4 Đặc tuyến Volt – Ampe…………………………………………………….26 2.5 Điện trở diode…………………………………………………………… 26 2.6 Phân loại…………………………………………………………………….27 Tụ điện……………………………………………………………………… 30 3.1 Khái niệm………………………………………………………………… 30 3.2 Cấu tạo – kí hiệu…………………………………………………………….30 3.3 Điện dung……………………………………………………………………31 3.4 Cách mắc tụ điện…………………………………………………………… 32 3.4.1 Mắc nối tiếp……………………………………………………………… 32 4 Phân loại……………………………………………………………….…… 33 4.1 Dựa theo mục đích sử dụng………………………………………….………33 4.2 Dựa theo chất điện môi……………………………………………….…… 34 Ứng Dụng diode…………………………………………………….…….36 5.1 Mạch chỉnh lưu bán kì……………………………………………………….36 5.2 Giá trị hiệu dụng RMS……………………………………………………….37 Lắp ráp mạch chỉnh lưu dùng Diode……………………………………….38 Bài 3: Lắp ráp mạch chỉnh lưu toàn kỳ pha dùng Diode (chỉnh lưu cầu) … 41 Mạch chỉnh lưu tồn kì……………………………………………………… 41 1.1 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode……………………………………….41 1.2 Mạch chỉnh lưu toàn kỳ dùng diode ( chỉnh lưu cầu) ……………….…….41 Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu dùng Diode…………………………….…….43 Bài 4: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực dòng Bazo dùng transistor….… 45 Cấu tạo, phân loại, ký hiệu BJT……………………………………….….45 Nguyên hoạt động BJT ……………………………………………….….47 Phương pháp đo, kiểm tra BJT…………………………………………….….49 Nguyên lý hoạt động mạch phân cực dòng Bazo dùng transistor BJT 52 Lắp ráp mạch phân cực dòng Bazo dùng transistor BJT……… ……52 Bài 5: Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp dùng transistor.……54 Mạch phân cực cầu phân áp dùng transistor BJT…………….…… 54 1.1 Sơ đồ mạch………………………………………………………….………54 1.2 Đặc điểm mạch…………………………………………………………55 Lắp ráp mạch cầu phân áp dùng BJT…………………………………… 55 Bài 6: Lắp ráp mạch khuếch đại EC dùng BJT…………………………….… 57 Khái niệm mạch khuếch đại…………………………………………….… 57 Mạch KĐ EC dùng transistor BJT…………………………………… …57 2.1 Mạch dùng BJT mắc kiểu cực phát chung (Common Emitter ≡ CE) … …57 2.2 Đặc điểm mạch khuyếch đại E chung ………………………… ……58 Lắp ráp mạch EC dùng BJT……………………………………….………58 Bài 7: Lắp ráp mạch khuếch đại BC dùng BJT………………………….…… 60 Mạch dùng BJT mắc kiểu cực chung (Common Base ≡ CB) ….……….60 1.1 Sơ đồ mạch………………………………………………………….…… 60 1.2 Tác dụng linh kiện…………………………………………….……….60 Các thông số mạch…………………………………………………… 60 Ngun lý hoạt động mạch có tín hiệu đưa vào……………….…….61 Lắp ráp mạch BC dùng BJT…………………………………………….… 61 Bài 8: Lắp ráp mạch khuếch đại CC dùng BJT………………………….…… 63 BJT mắc kiểu cực thu chung (Common Collector ≡ CC) …………….…….63 Nguyên lý hoạt động…………………………………………………….… 63 2.1 Tác dụng linh kiện…………………………………………………… 63 2.2 Các thông số mạch……………………………………………………63 Nguyên lý hoạt động mạch có tín hiệu đưa vào……………… ……64 Đặc điểm mạch khuyếch đại C chung…………………………… …….64 Lắp ráp mạch CC dùng BJT……………………………………….….… 64 Bài 9: Lắp ráp mạch khuếch đại công suất…………………………….….……66 Mạch khuếch loại công suất loại A…………………………………… ……66 Mạch khuếch loại công suất loại B…………………………………… ……69 IC công suất ………………………………………………………….….….71 Lắp ráp mạch khuếch đại công suất dùng BJT…………………….…….72 Bài 10: Lắp ráp mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT………………… 74 Mạch dao động đa hài dùng BJT………………………………………… 74 1.1 Khái niệm mạch dao động…………………………………………….……74 1.2 Sơ đồ mạch…………………………………………………………….… 74 1.3 Nguyên lý hoạt động mạch đa hài……………………………….…….75 Lắp ráp mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT……………….…….76 Bài 11: Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555 …………….…….78 Mạch dao động dùng IC 555…………………………………………….….78 1.1 Cấu tạo IC 555……………………………………………………….…….78 1.2 Sơ đồ mạch dao động………………………………………………….… 79 1.3 Nguyên lý hoạt động mạch dao động …………………………………… 79 Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555………………… …80 Bài 12: Lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT ……………………………………………………………… 81 Mạch ổn áp dùng linh kiện rời………………………………………….… 81 1.1 Mạch ổn áp song song…………………………………………………… 81 1.2 Mạch ổn áp nối tiếp……………………………………………………… 83 Mạch ổn áp cố định dùng Diode Zener ……………………………………84 lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT……………………………………………………………… 85 Bài 13: Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp lấy mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905………………………………………………………………… 87 IC ổn áp dương………………………………………………………………87 1.1 IC ổn áp dương có điện áp cố định………………………………………88 1.2 Các thơng số IC ổn áp dương……………………………………88 IC ổn áp âm………………………………………………………………….88 Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp lấy mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905…………………………………………………….……89 Bài 14: Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317…91 IC ổn áp dương có điện áp điều chỉnh được…………………………… 91 IC ổn áp âm có điện áp điều chỉnh được…………………………………92 Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh dùng LM317……………………… 92 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơn học: Kỹ thuật điện tử Mã mơ đun: MĐ14 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn: An tồn lao động, Kỹ thuật điện Đo lường điện – điện tử Có ý nghĩa bổ trợ kiến thức lĩnh vực điện tử cho học sinh ngành Cơ điện tử làm sở để tiếp thu môn học, mô đun khác như: PLC bản, Kỹ thuật cảm biến, Điện khí nén Mơ đun học song song với mơn Điện kỹ thuật - Tính chất: Là Mođun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử - Ý nghĩa vai trò môn học/mô đun: giúp cho người học nắm bắt linh kiện điện tử hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động từ lắp ráp, sửa chữa, đo đạc board mạch ứng dụng đời sống công nghiệp Mục tiêu mơ đun: - Về kiến thức: + Phân tích cấu tạo, ký hiệu, phân loại hình dáng điện trở + Phân tích phương pháp đọc đo điện trở + Tính tốn thơng số mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở + Phân tích cấu tạo, ký hiệu phân loại tụ điện, Diode, Transitor + Phân tích nguyên lý hoạt động tụ điện, Diode Transitor + Phân tích cấu trúc, ký hiệu, phân loại nguyên lý hoạt động IC ổn áp, IC dao động + Nhận dạng xác ký hiệu, hình dáng linh kiện điện tử Điện trỏ, Tụ điện, Diode, Transitor +Phân tích khái niệm mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp + Tính tốn thơng số chỉnh lưu, mạch khuếch đại, mạch dao động mạch ổn áp - Về kỹ năng: + Đo, đọc, kiểm tra xác trị số cực tính linh kiện như: Điện trỏ, Tụ điện, Diode, Transitor IC + Lắp ráp khảo sát mạch điện tử yêu cầu kỹ thuật + Nhận dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục mạch điện tử + Bảo dưỡng, lắp ráp, thay thế, sửa chữa linh kiện bo mạch điện tử - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm cơng việc, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện + Đảm bảo an toàn điện an tồn lao động Nội dung mơ đun: Số TT Thời gian ( giờ) Tên học mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở Lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu bán kỳ pha dùng Diode Lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu toàn kỳ pha dùng Diode (chỉnh lưu cầu) 4 Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực dòng Bazo dùng transistor 5 Lắp ráp, khảo sát mạch phân cực cầu phân áp dùng transistor Lắp ráp mạch khuếch đại EC dùng BJT 2 Lắp ráp mạch khuếch đại BC dùng BJT Lắp ráp mạch khuếch đại CC dùng BJT Lắp ráp mạch khuếch đại công suất 10 10 Lắp ráp mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT 11 Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC555 12 Lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT 13 Lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp lấy mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905 14 Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 Cộng 90 30 56 Kiểm tra 1 BÀI 1: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG CẦU PHÂN ÁP SỬ DỤNG ĐIỆN TRỞ Giới thiệu Nhìn vào phần mạch điện thực thiết bị điện tử ta thấy có mạch đơn giản gồm vài linh kiện, có mạch điện phức tạp làm ta có cảm giác rừng điện tử Các linh kiện điện tử phần lớn điện trở, tụ điện, cuộn cảm, bóng bán dẫn, diode bán dẫn, vi mạch(IC) linh kiện khác Các linh kiện linh kiện thông dụng, chiếm đa số linh kiện mạch điện tử Bài giới thiệu loại linh kiện điện tử thông dụng mạch điện tử điện trở, tụ điện cuộn cảm Mục tiêu: + Phân tích cấu tạo, ký hiệu phân loại điện trở + Phân tích phương pháp đo, đọc kiểm tra điện trở + Tính tốn thơng số mạch + Phân tích lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp mạch phân cực cầu phân áp sử dụng điện trở theo yêu cầu kỹ thuật + Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác q trình lắp ráp Nội dung chính: Điện trở 1.1 Khái niệm Điện trở (resistor) linh kiện có tính cản trở dịng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện 1.2 Kí hiệu - đơn vị R R Hình 1.1 Kí hiệu điện trở Đơn vị : Ohm (Ω) kΩ = 103 Ω MΩ = 103 k Ω = 106 Ω 1.3 Điện trở dây dẫn Điện trở dây dẫn đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dịng điện dây dẫn Kí hiệu: R; đơn vị: Ω (Ohm) Điện dẫn đại lượng đặc trưng cho tính dẫn điện dây đẫn Điện dẫn nghịch đảo điện trở Kí hiệu: G ; đơn vị: S (siemens) G = (1.1a) R Từ thực nghiệm ta rút kết luận: nhiệt độ định, điện trở dây dẫn tùy thuộc vào chất dây, tỉ lệ thuận với chiều dài dây tỉ lệ nghịch với tiết diện dây R=ρ (1.1b) 𝑆 R: điện trở dây dẫn (Ω) l : chiều dài dây dẫn (m) S: tiết diện dây dẫn (m2) ρ: điện trở suất (Ω m) Điện trở suất: Số đo điện trở dây dẫn làm chất có chiều dài 1m, tiết diện thẳng 1m2 gọi điện trở suất chất Với chất khác điện trở suất khác Điện trở suất ρ biến đổi theo nhiệt độ biến đổi xác định theo công thức sau: ρ = ρ0(1+at) (1.1c) ρ0: điện trở suất đo 00C a: hệ số nhiệt độ t: nhiệt độ0C) ρ: điện trở suất nhiệt độ t Chất ρ(Ω.m) Chất ρ(Ω.m) Bạc 0,016.106 Kẽm 0,06.106 Đồng 0,017.106 Thép 0,1 106 Nhôm 0,026.106 Photpho 0,11.106 Vonfarm 0,055.106 Chì 0,21.106 Bảng 1.1 Điện trở suất số chất dẫn điện thường gặp Định luật Ohm 2.1 Định luật Ohm cho đoạn mạch điện trở Năm 1926, nhà vật lý người Đức George Simon Ohm thiết lập thực nghiệm định luật sau: cường độ dòng điện đoạn mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện hai đầu đoạn mạch tỉ lệ nghịch với điện trở đoạn mạch I = 𝑈 (1.2) 𝑅 I: cường độ dòng điện (A) U: hiệu điện hai đầu đoạn mạch (V) R: điện trở (Ω) 2.2 Định luật Ohm tổng quát đoạn mạch V1,r1 V2,r2 A R Hình 1.2 Đoạn mạch AB Dịng điện chạy đoạn mạch tính cơng thức: 10 B - Chân 1: nối 0V - Chân 2: chân đầu vào kích - Chân 3: chân xuất tín hiệu - Chân 4: chân reset - Chân 5: điện áp điều khiển - Chân 6: chân ngưỡng - Chân 7: chân xả điện - Chân 8: chân nối nguồn dương từ 3-15V 1.2 Sơ đồ mạch dao động Hình 11.2: Sơ đồ mạch khuếch đại dùng IC 555 ❖ Giải thích linh kiện mạch Chân số nối mass Ngõ vào trigger input gắn với chân thứ 2, điều kiện khơng hoạt động đầu đầu vào giữ điện đưa vào mức Vcc Để có chuyển đổi từ trạng thái ổn định sang bất ổn định, xung tích cực cạnh xuống (xung độ rộng hẹp độ rộng mong muốn dạng sóng ngõ ra) với biên độ lớn 2Vcc/3 phải đưa vào chân Chân chân ngõ (output) Chân nối với Vcc để tránh việc mạch tự động reset ý muốn Chân nối xuống mass qua tụ 0.01 uF để tránh tiếng ồn Chân (threshold) chân điện áp ngưỡng nới thẳng với chân Trở RA kết nối chân Tại chân tụ xả kết nối với chân 8, đảm bảo nguồn cấp Vcc 1.3 Nguyên lý hoạt động mạch dao động Giả sử lúc đầu ngõ chân mức thấp, mạch trạng thái ổn định, xung cạnh xuống đưa vào chân ngõ vào trigger input nhận mức điện áp nhỏ Vcc/3, ngõ so sánh suất mức điện áp cao reset ngõ Q’ flip flop RS 0, nên transistor ngắt đồng thời ngõ chân mức cao Quá trình chuyển mạch trạng thái bất ổn (vì có thay đổi dạng sóng) Vì transistor ngắt nên tụ bắt đầu nạp (nhìn sơ đồ) quãng thời R AC Khi áp tụ vượt ngưỡng 2Vcc/3, ngõ so sánh suất mức điện áp cao set ngõ Q’ flip flop RS lên 1, nên transistor dẫn đồng thời ngõ chân mức thấp, tụ ngưng nạp bắt đầu xả, ngõ lại chuyển trạng thái ổn định Toàn trình lặp lại ta tiếp tục đưa xung cạnh xuống vào chân 79 Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555 2.1 Mục tiêu: + Phân tích cấu trúc nguyên lý hoạt động IC 555 + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555 + Nhận Phân tích lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555 theo yêu cầu kỹ thuật + Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác q trình lắp ráp 2.2 Dụng cụ thực hành: - Bộ thực hành điện tử - Bộ nguồn, testboard, dây cắm, VOM, ossilocope - Các linh kiện điện trở, diode, biến áp, transistor, IC 2.3 Chuẩn bị lý thuyết: Yêu cầu chuẩn bị câu hỏi lý thuyết sau: - Nguyên lý hoạt động mạch dao động đa hài dùng BJT, 555 11.2.4 Nội dung thực hành: Bài thực hành 1: Lắp mạch dao động đa hài theo sơ đồ, vẽ dạng sóng ngõ Yêu cầu đánh giá: - Lắp mạch theo yêu cầu - Sau thực cấp nguồn, tiến hành đo vẽ dạng sóng ngõ - Nhận xét kết thực học sinh 80 BÀI 12: LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP NỐI TIẾP CÓ HỒI TIẾP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA DÙNG BJT Giới thiệu: Bài giới thiệu hoạt động nguồn DC để cung cấp cho mạch điện tử để tạo nguồn DC ổn định cho mạch điện tử, nguồn DC gồm khối sau: - Hình 12.1: Sơ đồ khối nguồn DC Biến áp: hạ điện áp từ lưới điện nguồn 220V/50Hz xuống điện áp cần thiết cho điện áp DC chuyển đổi tương ứng ngõ Mạch chỉnh lưu: chỉnh lưu từ điện áp ac sang điện áp DC Mạch lọc: loại bỏ điện áp ac Mạch ổn áp: cố định điện áp DC ngõ Mục tiêu: + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT + Tính tốn thơng số mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT + Nhận Phân tíchcác lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp khảo sát mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT Nội dung chính: Mạch ổn áp dùng linh kiện rời Mạch ổn áp dùng linh kiện rời chia làm loại mạch ổn áp song song mạch ổn áp nối tiếp 1.1 Mạch ổn áp song song ❖ Sơ đồ khối: Hình 12.2: Sơ đồ khối mạch ổn áp song song 81 Khối lấy mẫu(sampling circuit): lấy điện áp hồi tiếp ngõ tỷ lệ với điện áp ngõ đưa trở để làm tín hiệu so sánh - Khối chuẩn (reference voltage): tạo điện áp chuẩn - Khối so sánh(comparator circuit): so sánh điện áp mẫu điện áp chuẩn(được tạo từ khối mẫu khối chuẩn) để phát thay đổi điện áp tải từ tạo tín hiệu điều khiển đưa đến khối điều khiển - Khối điều khiển(control element): điều khiển dòng điện qua tải ❖ Nguyên tắc hoạt động: - Khi điện áp tăng, mạch so sánh nhận tín hiệu hồi tiếp từ mẫu so sánh với điện áp chuẩn, lúc cung cấp tín hiệu điều khiển đến phần tử điều khiển để điều khiển điện áp giảm trở lại, trị điện áp ổn định ngỏ - Khi điện áp giảm, mạch so sánh nhận tín hiệu hồi tiếp từ mẫu so sánh với điện áp chuẩn, lúc cung cấp tín hiệu điều khiển đến phần tử điều khiển để điều khiển điện áp tăng trở lại, trì điện áp ổn định ngỏ - ❖ Mạch ổn áp song song dùng transistor Hình 12.3: Sơ đồ mạch ổn áp song song dùng transistor - Nguyên tắc họat động: Bất thay đổi điện áp RL đáp ứng ảnh hưởng đến điện áp VBE VL = VZ + VBE (12.1) Giả sử điện áp tải giảm(VL), khả dẫn điện transistor giảm (VBE) làm IB IC làm dòng tải tăng (IL) đồng thời VL đến giá trị ổn định Tương tự áp tải tăng ❖ Mạch ổn áp song song dùng hai transistor Hình 12.4: Mạch ổn áp song song dùng hai transistor 82 Mạch hình 12.4 mạch ổn áp song song cải tiến từ mạch hình 12.3 diode zener cung cấp điện áp chuẩn, R1 khâu hồi tiếp từ điện áp ngỏ để lấy điện áp mẫu Khi điện áp ngỏ thay đổi, điện áp R thay đổi làm dòng IC1 thay đổi theo trì điện áp tải khơng đổi, transistor Q cung cấp dòng cực base cho transistor Q1 lớn mạch hình 12.3, độ ổn định tải lớn so với mạch Điện áp ngỏ mạch là: VL = VZ + VBE + VBE1 (12.2) 1.2 Mạch ổn áp nối tiếp Hình 12.5: Sơ đồ mạch ổn áp nối tiếp Chức khối nguyên lý hoạt động mạch tương tự hình 6.5, khác phần tử điều khiển mắc nối tiếp với tải để tri điện áp ổn định phần tử điều khiển điều khiển điện áp ❖ Mạch ổn áp nối tiếp đơn giản Hình 12.6: Sơ đồ mạch ổn áp nối tiếp dùng transistor Chức linh kiện mạch ổn áp nối tiếp đơn giản hình 12.6 : - Transistor Q1 đóng vai trò phần tử điều khiển - Didode zener cung cấp điện áp chuẩn - Điện trở R đóng vai trò phân cực hạn dòng cho diode zener Nguyên tắc hoạt động mạch: - Nếu điện áp giảm, điện áp phân cực VBE Q1 tăng, làm Q1 dẫn mạch dẫn đến điện áp tải tăng, trì điện áp tải ổn định - Ngược lại, điện áp tăng, điện áp phân cực VBE Q1 giảm, làm Q1 dẫn yếu, dẫn đến điện áp tải giảm, trì điện áp tải ổn định Điện áp ổn áp tải mạch: VO = VZ − VBE (12.3) ❖ Mạch ổn áp nối tiếp dùng hai transistor 83 Hình 12.7 : Mạch ổn áp nối tiếp Mạch hình 12.7 mạch ổn áp nối tiếp cải tiến từ mạch hình 12.6 đó: - Điện trở R3 R4 đóng vai trị mạch lấy mẫu - Diode zener cung cấp điện áp chuẩn - Q2 đóng vai trị phần tử so sánh, điều khiển dòng cực base Q1 - Q1 phần tử điều khiển Nguyên tắc hoạt động: Nếu điện áp tải tăng, điện áp lấy mẫu R1 R2 tăng, làm điện áp VBE Q2 tăng (do điện áp VZ cố định), Q2 dẫn mạnh làm dòng cực base Q1 giảm, Q1 dẫn yếu, dòng tải giảm, làm điện áp tải giảm, trì đệin áp ổn định Ngược lại áp tăng trình ngược lại Điện áp ổn áp ngỏ mạch là: R + R2 Vo = (VZ + VBE ) (12.4) R2 Để thay đổi điện áp ngỏ mạch ổn áp cách mắc thêm biến trở R4 Hình 12.8 : Mạch ổn áp nối tiếp cải tiến Mạch ổn áp cố định dùng Diode Zener Điốt Zener (Zener diode) gọi điốt ổn áp, loại Điốt bán dẫn làm việc chế độ phân cực ngược vùng điện áp đánh thủng Điện áp gọi điện áp Zener hay thác lở (avalanche) Khi giá trị điện áp thay đổi Nó chế tạo cho phân cực ngược điốt Zener ghim mức điện áp gần cố định giá trị ghi diode, làm ổn áp cho mạch điện 84 Mạch ổn áp dùng Diode Zener có ưu điểm đơn giản nhược điểm cho dòng điện nhỏ (≤ 20mA) Hình 12.9 : Mạch ổn áp Zener Nguyên tắc hoạt động: Một điện áp đầu vào biến đổi mắc với diode zener thông qua điện trở R Trong chân Katot diode zener mắc với dương nguồn Chân Anot diode zener mắc với âm nguồn Nguyên tắc ổn áp hoạt động diode đơn giản Khi mắc ngược điện áp đầu vào lớn điện áp ổn áp V Z diode zener có dòng điện ngược IZ chạy qua diode zener, điện áp đầu vào tiếp tục tăng dịng điện ngược tăng theo cùng, nhiên điện áp hai đầu diode zener lại ổn định điện áp VZ Chính lý gọi diode ổn áp lắp ráp mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT 3.1 Mục tiêu: + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT + Tính tốn thơng số mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT + Nhận Phân tíchcác lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp khảo sát mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh điện áp ngõ dùng BJT 3.2 Dụng cụ thực hành: - Bộ thực hành điện tử - Bộ nguồn, testboard, dây cắm, VOM, ossilocope - Các linh kiện điện trở, diode zener, biến áp, transistor, IC 3.3 Chuẩn bị lý thuyết: Yêu cầu chuẩn bị câu hỏi lý thuyết sau: - Nguyên lý hoạt động mạch ổn áp dùng transistor 3.4 Nội dung thực hành: 85 Yêu cầu sinh viên: - Lắp mạch điện sơ đồ - Đo giá trị điện áp ngõ thay đổi giá trị ngõ vào với: RS = 4.7kΩ R3 = 10kΩ R1 = R2 = 2.2 kΩ RL = 1kΩ Q1, Q2 Transistor C1815 Vin V0 12 15 Yêu cầu đánh giá: - Lắp mạch theo yêu cầu - Sau thực cấp nguồn, tiến hành đo điện áp ngõ - Nhận xét kết thực học sinh 86 18 20 24 BÀI 13: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH ỔN ÁP LẤY RA MỨC ĐIỆN ÁP ĐỐI XỨNG SỬ DỤNG IC 7805, 7905 Giới thiệu: IC ổn áp thường sử dụng rộng rãi mạch ổn áp Các IC ổn áp thường chế tạo gồm mạch tạo điện áp chuẩn, mạch khuếch đại so sánh, phần tử điều khiển mạch bảo vệ tải tích hợp chip đơn, cấu trúc bên có vài điểm khác biệt so với mạch ổn áp dùng linh kiện rời nguyên tắc họat động tương tự Phân lọai IC ổn áp chia thành hai lọai IC ổn áp âm IC ổn áp dương Những IC ổn áp thường chế tạo chịu dòng tải từ hàng trăm mili ampe đến hàng chục ampe đáp ứng cho tải có cơng suất từ miliwatts đến hàng chục watts Hình 13.1: Sơ đồ mạch mạch ổn áp dùng IC ổn áp chân Mục tiêu: + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu cầu lấy mức điện áp đối xứng + Tính tốn thông số mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp + Nhận Phân tích lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp khảo sát mạch chỉnh lưu cầu lấy mức điện áp đối xứng theo yêu cầu kỹ thuật Nội dung chính: IC ổn áp dương 1.1 IC ổn áp dương có điện áp cố định: Một họ IC thông dụng thường sử dụng cho tải có yêu cầu điện áp cung cấp cố định họ IC ổn áp 78xx, họ IC cung cấp điện áp cố định từ 5V đến 24V, hai số sau tiếp đầu ngữ 78 điện áp cố định ngỏ IC 87 Hình 13.2: Sơ đồ chân họ IC 78XX IC ổn áp 7805 7806 7808 7810 7812 7815 7818 7824 Điện áp ổn áp ngỏ 5V 6V 8V 10V 12V 15V 18V 24V 1.2 Các thơng số IC ổn áp dương: - Điện áp giới hạn ngỏ vào - Điện áp tối thiểu ngỏ vào - Công suất giới hạn tiêu tán - Điện áp ngỏ - Độ ổn định điện áp ngỏ - Dòng ngỏ ngắn mạch - Dòng ngỏ cực đại Để IC hoạt động ổn áp (hay điện áp yêu cầu) điện áp ngỏ vào phải lớn hay điện áp tối thiểu ngỏ vào IC Ví dụ: hình 9.25 kết nối IC 7812 Hình 13.3: Mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7812 Để điện áp 12 V điện áp Vi phải: 14.6V  Vi  40V IC ổn áp âm IC thông dụng thường sử dụng cho tải có yêu cầu điện áp âm cung cấp cố định họ IC ổn áp 79xx, họ IC cung cấp điện áp cố định từ 5V đến 24V, hai số sau tiếp đầu ngữ 78 điện áp cố định ngỏ IC 88 Những họ IC 79xx: L7905 IC L7906 IC L7908 IC L7909 IC L7912 IC L7915 IC L7918 IC L7924 IC ổn áp -24V ổn ổn ổn ổn ổn ổn ổn áp áp áp áp áp áp áp -5V -6V -8V -9V -12V -15V -18V Hình 13.4: Sơ đồ chân họ IC 79XX Sơ đồ mạch dùng IC79XX Hình 13.5: Sơ đồ mạch dùng IC79XX lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp lấy mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905 3.1 Mục tiêu: + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch chỉnh lưu cầu lấy mức điện áp đối xứng + Tính tốn thơng số mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp + Nhận Phân tíchcác lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp khảo sát mạch chỉnh lưu cầu lấy mức điện áp đối xứng theo yêu cầu kỹ thuật + Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác trình lắp ráp 3.2 Dụng cụ thực hành: - Bộ thực hành điện tử - Bộ nguồn, testboard, dây cắm, VOM, ossilocope - Các linh kiện điện trở, diode, biến áp, transistor, IC 7805,7905, 3.3 Chuẩn bị lý thuyết: Yêu cầu chuẩn bị câu hỏi lý thuyết sau: - Nguyên lý hoạt động mạch nguồn ổn áp dùng IC78xx, 79xx, 3.4 Nội dung thực hành: 89 Yêu cầu sinh viên: Lắp mạch điện sơ đồ - Đo giá trị điện áp ngõ Yêu cầu đánh giá: - Lắp mạch theo yêu cầu - Sau thực cấp nguồn, tiến hành đo điện áp ngõ theo yêu cầu - Nhận xét kết thực học sinh 90 BÀI 14: LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA DÙNG IC LM317 Giới thiệu: Ngày cần nguồn DC nhiều đời sống sạc acquy, sạc điện thoại, dùng cho đèn led… nhiên thiết bị sử dụng ngưỡng điện áp khác Vì cần nguồn thay đổi điện áp tùy theo thiết bị cho phù hợp lắp mạch ổn áp có điện áp ngõ điều chỉnh Mục tiêu: + Phân tích cấu trúc IC ổn áp LM 317 + Phân tích nguyên lý hoạt động mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 + Nhận Phân tíchcác lỗi thường gặp, nguyên nhân biện pháp phòng ngừa + Lắp ráp khảo sát mạch ổn áp điều chỉnh điện áp ngõ dùng IC LM317 + Có ý thức an tồn lao động, tính cẩn thận, xác q trình lắp ráp Nội dung chính: IC ổn áp dương có điện áp điều chỉnh IC thơng dụng thường sử dụng IC LM317, điện áp ngỏ IC điều chỉnh giới hạn từ 1.2V đến 37V ❖ Thông số LM317 • Điện áp đầu vào Vi