Tài liệu ĐỀ TÀI THỰC KỸ THUẬT MẠCH docx

ĐỀ TÀI THỰC KỸ THUẬT MẠCH Để kết hợp tốt giữa lý thuyết và thực tế và nâng cao tay nghề làm việc trong thực tế của sinh viên ngành Điện tử_Viễn thông tôi đưa ra chương trình thực tập xưởng cho sinh viên ngành Điện tử_Viễn thông như sau: Chương trình bao gồm bài thực tập: I. CÁC BÀI THỰC TẬP: 1. Sinh viên học cách đo đạc sử dụng các thiết bị đo lường cơ bản trong thực tế như đo điện trở, đo dòng điện, đo điện áp bằng đồng hồ vạn năng, sử dụng mỏ hàn, máy hiện sóng. 2. Sinh viên học cách đo, sử dụng các linh kiện điện tử cơ bản trong thực tế như điện trở, tụ điện, diode, transistor… Kiểm tra chất lượng xem các linh kiện này còn tốt đã hư hỏng, kém chất lượng. 3. Học cách làm mạch in trong thực tế bao gồm các phần: - Tính toán thiết kế mạch về mặt lý thuyết. - Hiệu chỉnh các thông số của linh kiện điện tử tính toán về mặt lý thuyết sang các thông số có sản xuất trong thực tế có thể mua được trên thị trường. - Đi mua và đo kiểm tra chất lượng các linh kiện trước khi lắp mạch. - Lắp mạch Test thử trên bo cắm vạn năng. - Thiết kế, vẽ sơ đồ mạch in. - Khoan mạch in để làm lỗ cắm chân linh kiện. - Sơn phủ tạo đường mạch trên miếng Bakelit tráng đồng. - Ngâm mạch in trong hoá chất ăn mòn tạo thành đường mạch. - Tẩy rửa , phơi khô mạch in. - Cắm chân các linh kiện lên mạch in, kiểm tra so sánh lại với mạch lý thuyết sau đó tiến hành hàn mạch in. - Đưa mạch in thành phẩm ra chạy, test thử, hiệu chỉnh lại so sánh kết quả với mạch lý thuyết. Nếu có sai số vượt quá giới hạn cho phép phải hiệu chỉnh lại các thông số kỹ thuật của linh kiện hoặc mạch điện. 1 4. Sau khi sinh viên đã nắm được kiến thức cơ bản về làm mạch in sẽ tiến hành làm các mạch sau: a. Thiết kế lắp đặt mạch khuyếch đại tín hiệu nhỏ dùng transistor. b. Thiết kế lắp đặt mạch dao động đa hài dùng hai bóng transistor. c. Lắp mạch dao động phát xung dùng IC 555. d. Lắp mạch khuyếch đại vi sai. e. Lắp mạch khuyếch đại công suất đẩy kéo. II-YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN SAU KHI HOÀN THÀNH CHƯƠNG TRÌNH THỰC TẬP XƯỞNG: 1. Sử dụng tốt các thiết bị đo lường kiểm tra cơ bản của ngành điện tử viễn thông như đồng hồ vạn năng tương tự, đồng hồ vạn năng số, máy hiện sóng… 2. Đo kiểm tra chất lượng các linh kiện điện tử cơ bản trong thực tế như tụ điện, điện trở, transistor, diode, thyristor… 3. Sử dụng thành thạo các linh kiện điện tử trong thực tế. 4. Biết cách lắp ráp, hàn chân linh kiện. 5. Nắm được quy trình thiết kế mạch in và cách thi công làm mạch. 6. Thiết kế một số mạch điện tử cơ bản trên lý thuyết. Sau đó lắp ráp làm thành một vỉ mạch hoàn chỉnh. 2 BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ LẮP ĐẶT MẠCH KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG TRANSISTOR. 1.1 Thiết kế mạch khuếch đại tuyến tính sử dụng transistor C1815 khuyếch đại tín hiệu từ 20mV lên 2V xoay chiều. 1) Chọn kiểu mạch khuếch đại: Giả sử chọn mạch khuếch đại theo kiểu thông dụng nhất là mạch khuếch đại ráp kiểu E chung, tải R C , điện trở R E ổn định nhiệt và cực B được phân cực bằng cầu phân áp (hình 1.1). + C2 + C3 + C1 Vcc + - Vs Q1 Rs Re Rc Rb2 Rb1 Hình 1.1 Chọn điện áp nguồn V CC = 9V là mức điện áp thông dụng cho các mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ. Chọn transisto có β = 100 và h ie = 2,5kΩ và chọn hệ số ổn định nhiệt S = 20 2) Xác định điểm làm việc tĩnh của transisto: Ta có: h ie = r b + β.r e ≈ β.r e Suy ra: Ω= Ω = β = 25 100 k5,2 h r ie e Mặt khác, điện trở r e còn được tính theo công thức: I C ≈ I E = 1mA 3 mA1 25 mV26 r mV26 I I mV26 r e e E e ≈ Ω ==⇒≈ Thông thường, điện trở RC và RE được chọn sao cho: V CE = 1 / 2 V CC và I E . R E ≈ 1 / 10 V CC . 3) Tính điện trở RE: Ω=== k9,0 mA1x10 V9 I.10 V R E CC 1E Chọn: I E .R E = 1 / 10 V CC ⇒ Ω=== k9,0 mA1x10 V9 I.10 V R E CC 1E Lấy điện trở R E theo trị số tiêu chuẩn là R E = 1kΩ 4) Tính điện trở RC: Chọn V CE = 1 / 2 V CC = 1 / 2 x 9V = 4,5V ở ngõ ra ta có đẳng thức: V CC = I C . R C + V CE + I E . R E ⇒ R C = Ω= Ω−− = −− k5,3 mA1 )k1xmA1(V5,4V9 I RIVV C E.ECECC Lấy điện trở R C theo trị số tiêu chuẩn là: R C = 3,3kΩ. Khi chọn trị số R C và R E theo trị số tiêu chuẩn thì điện áp V CE sẽ bị thay đổi chút ít trên đặc tuyến I C /V CE . 5) Tính điện trở RB1 – RB2: Để tính trị số R B1 – R B2 thì đầu tiên phải tính trị số R B và V BB theo mạch tương đương được qui đổi ra từ định lý thevenin (hình 1.2): + Vbb Rb Vcc Q1 Re Rc Hình 1.2 Ta đã biết hệ số ổn định nhiệt được tính theo công thức: 4 20RS B =≈ Suy ra: EBE E B R20RR.20 R R =⇒= ⇒ R B = 20 . 1kΩ = 20kΩ Theo mạch điện hình 2.4a ở ngõ vào ta có đảng thức V BB = I B . R B + V EE + I E . R E Trong đó: I E = 1mA, I B = mA01,0 100 mA1 I C == β Thay vào đó ta có: VB B = (0,01mA x 20kΩ) + 0,6V + (1mA x 1kΩ) = 1,8V Theo định lý thevenin ta có: 2B1B 2B CCBB RR R .VV + = và 2B1B 2B1B B RR R.R R + = Giải phương trình có hai ẩn số này ta tìm được trị số của R B1 và R B2 là R B1 = 100kΩ, R B2 = 25kΩ Chọn điện R B1 và R B2 theo trị số tiêu chuẩn là: R B1 = 100kΩ, R B2 = 27kΩ 6) Nghiệm lại trên mạch điện: Trình tự nghiệm lại trên mạch điện giống như cách tính trạng thái một chiều theo phương pháp toán học và tính trên mạch điện hình 2.5 như đã thiết kế. V9,1 k27k100 k27 xV9 RR R .VV 2B1B 2B CCBB ≈ Ω+Ω Ω = + = Ω≈ Ω+Ω ΩΩ = + = k25,21 k27k100 k27xk100 RR R.R R 2B1B 2B1B B 5 3 . 3 k 1 0 0 K 2 7 k 1 k Vcc Q1 Rc Re1Rb2 Rb1 Hình 1.3 EB BEBB B R.R VV I β+ − = mA01,0 k1.100k25,21 V7,1V9, R.R VV I EB BEBB B = Ω+Ω −1 = β+ − = Suy ra: I C ≈ I E = β.I B = 100 x 0,01mA = 1mA Tính điện áp các chân: V E = I E . R E = 1mA x 1kΩ = 1V V B = V E + V BE = 1V + 0,7V = 1,7V V C = V CC – I C .R C = 9V – (1mA . 3,3kΩ) = 5,7V V CE = V C – V E = 5,7V – 1V = 4,7V Mạch điện hình 1.3 có các điện trở với trị số theo thiết kế được chọn theo trị số tiêu chuẩn. 2.5 Tính các thông số của mạch ở trạng thái xoay chiều Mạch điện hình 1.3 được vẽ lại đầy đủ như hình 1.4 với các tụ điện liên lạc và tụ điện phân dòng 6 1 0 0 k 2 7 k 1 k 1 0 u F 1 0 u F 4 7 u F 3 , 3 k + C3 + C2 + C1 Vcc + - Vs Q1 Rs Re1 Rc1 Rb2 Rb1 Hình 1.4 1) Trường hợp có tụ điện là C E . Đối với tín hiệu xoay chiều các tụ điện liên lạc và tụ điện phân dòng được coi như nối tắt. Phương trình đường tải động được viết lại là: C CECC R VV IC − = Đường tải động là đường thẳng cắt điểm RC VCC IC= và đi qua điểm làm việc tĩnh Q Các thông số của mạch được tính theo các công thức của cách ráp cực E chung. Ta có: - Tổng trở vào của Transisto là: r i = h ie = 2,5kΩ (đã cho trước) - Độ khuếch đại dòng điện là: A I = β = 100 (đã cho trước) - Độ khuếch đại điện áp riêng của Transisto là: 132 k5,2 k3,3 x100 hie RC .AV −=−=β−= - Tổng trở vào chung của mạch là: R i = h ie // R B (với R B = T B1 //R B2 ) 7 Ω≈ Ω+Ω ΩΩ = + = k2,2 k25,21k5,2 k25,21xk5,2 RBhie RB.hie Ri Nếu nguồn tín hiệu xoay chiều là Micro thì nội trở nguồn rs = 600Ω. - Độ khuếch đại điện áp chung của mạch là: Si i S i i 0 VO rR R .AV V V V V A + === 103 600k2,2 k2,2 x132A v −≈ Ω+Ω Ω −= 2) Trường hợp không có tụ điện CE: Nếu không có tụ điện phân dòng CE thì cực E không được nối mass ở trạng thái xoay chiềuTrường hợp này đường tải động cũng chính là đường tải tĩnh.Các thông số của mạch ở trạng thái xoay chiều được tính lại là: - Tổng trở vào của transisto là: i eeeebb i i i i R.ir.ir.i i v r ++ == r i = r b + β.r e + β.R E = h ie + β.R E = 2,5kΩ + 100 x 1kΩ = 102,5kΩ - Độ khuếch đại điện áp riêng của transisto là: Eie C Eieb Cb ib cc i 0 v R.h R . )R.h(i R.i. r.i R.i v v A β+ β−= β+ β === Do β.R E >> h ie nên: E C V R R A −≈ và r i ≈ β. R E Như vậy: 3,3 k1 k3,3 AV −= Ω Ω −= Độ khuếch đại điện áp khi không có tụ CE bị giảm rất nhỏ: - Tổng trở vào chung của mạch là: Ω= Ω+Ω ΩΩ == k6,17 k25,21k5,102 k25,21xk5,102 R//rR Eii 8 - Độ khuếch đại điện áp chung của mạch là: 2,3 600k6,17 k6,17 x3,3 rR R xAA Si i VVO −≈ Ω+Ω Ω −= + = Nhận xét: Khi mạch khuếch đại dùng transisto ráp kiểu E chung có điện trở RE ổn định nhiệt và không có tụ điện phân dòng CE thì tổng trở vào sẽ tăng lên và độ khuếch đại điện áp sẽ giảm xuống. Đây là mạch khuếch đại hồi tiếp sẽ phân tích kỹ trong chương “Khuếch đại hồi tiếp”. 3) Trường hợp có điện trở tải RL: Sơ đồ hình 2.13e và 2.13f là trường hợp có điện trở tải RL và mạch tương đương. Theo mạch tương đương ta có RL = RC // RL, lúc đó các thông số của mạch được tính lại như sau: ie i V h R .A β−= (khi có t ụ C E ) E L V R R A −= (khi không có tụ C E ) Trong đó RL gọi là tải xoay chiều của mạch Bài 2: Thiết kế mạch đa hài phi ổn theo các thông số kỹ thuật sau: V CC = 12V, dòng điện tải ở cực là I L = 10mA, transisto có β = 100, tần số dao động là f = 1000Hz. Mạch thay đổi được tần số dao động đầu ra. 2.1 – LÝ THUYẾT THIẾT KẾ MẠCH ĐA HÀI PHI ỔN CƠ BẢN 1) Sơ đồ mạch: 9 Vcc T2 T1 C2 C1 Rc2 R2 R1 Rc1 10 [...]... có sơ đồ mạch với trị số các linh kiện được tính toán như sau: +12V 50k 1.2k 27k 0.2uF 27k 0.2uF T1 T2 18 1.2k BÀI 3: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT MẠCH DAO ĐỘNG VỚI TẦN SỐ 100HZ DÙNG IC555 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VI MẠCH ĐỊNH THÌ 555 3.1 ĐẠI CƯƠNG Vi mạch định thì 555 và họ của nó được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển, vì nếu kết hợp với các linh kiện RC thì nó có thể thực hiện... thấp Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp nầy kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ Q lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái 5) Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp cho tải Đây là mạch khuếch đại đảo, có ngõ vào là chân Q của... ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 4 7.3 MẠCH ĐA HÀI PHI ỔN DÙNG 555 1) mạch phi ổn cơ bản Vcc 12 RA 555 1 Gnd 2 Trg 3 Out 4 Rst Vcc 8 Dis 7 Thr 6 Ctl 5 RB R1 1k C 0.1uF Hình 3.2 Sơ đồ mạch hình 3.2 là ứng dụng của IC 555 làm mạch đa hài phi ổn để tạo xung vuông Trong mạch, chân ngưỡng (Threshold) số 6 được nối với chân nảy (Trigger) số 2, nên hai chân này... Điều kiện của mạch là khi điều chỉnh biến trở VR sẽ không làm thay đổi nguyên lý hoạt động của mạch, khi dẫn điện transisto vẫn phải ở trạng thái bão hoà Khi điều chỉnh biến trở VR sẽ làm thay đổi trị số điện trở R B1 và RB2 trong khoảng: RB1max = R1 + VR hay RB2max = R2+ VR RB1min = R1 hay RB2min = R2 Giới hạn trên sẽ cho ra khoảng tần số mà mạch dao động có thể tạo ra được Giả thiết mạch đa hài phi... thường, mạch đa hài phi ổn là mạch đối xứng nên hai transisto có cùng tên và các linh kiện điện trở, tụ điện có cùng trị số Tuy là hai transisto cùng tên, các linh kiện cùng trị số nhưng không thể giống nhau một cách tuyệt đối Điều này sẽ làm cho hai transisto trong mạch dẫn điện không bằng nhau Khi mở điện sẽ có một transisto dẫn điện mạnh hơn và một transisto dẫn điện yếu hơn Nhờ tác dụng của mạch hồi... transisto, SCR, triac 3.2 SƠ ĐỒ CHÂN VÀ CẤU TRÚC Hình 3.1 Vi mạch 555 được chế tạo thông dụng nhất là dạng vỏ plastic.Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transisto và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như trong hình 3.1 gồm có: 19 1) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5kΩ nối từ nguồn +VCC xuống mass cho ra hai điện áp chuẩn là 1/3 VCC và 2/3 VCC 2) OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In- nhận điện áp chuẩn... t2 = 0,69 (RB1.C1 + RB2.C2) 13 Trong mạch đa hài phi ổn đối xứng ta có: RB1 = RB2 = RB và C1 = C2 = C Chu kỳ dao động là: T = 2 0,69 RB.C = 1,4 RB.C Tần số của xung vuông là: 1 1 f= = T 0,69.( R B1 C1 + R B 2 C 2 ) Nếu là mạch đa hài phi ổn đối xứng, ta có 1 1 f= = T 1,4 R B C 4) Thiết kế mạch dao động tại tần số f = 1000Hz: a Tính trị số các linh kiện: Sơ đồ mạch: Vcc Rc1 C2 R2 C1 R1 T1 Rc2 T2 -... điện trở RB theo trị số tiêu chuẩn là 39kΩ - Tính trị số tụ điện C: Từ công thức tính tần số của mạch đa hài phi ổn đối xứng là: f= 1 1,4R B C Suy ra: C= 1 1 = = 0,01µF 1,4R B f 1,4.39.10 3.103 2.3 MẠCH PHI ỔN THAY ĐỔI TẦN SỐ 15 1) Sơ đồ mạch Vcc VR Rc1 C2 R2 R1 T1 C1 Rc2 T2 Từ công thưc tính tần số của mạch đa hài phi ổn, cho thấy tần số dao động có thể thay đổi bằng cách thay đổi trị số điện trở R... phân tích nguyên lý của mạch, cần phối hợp mạch ứng dụng hình 7.3 và sơ đồ cấu trúc hình 7.2 21 Khi mới đóng điện tụ C bắt đầu nạp từ 0V lên nên: - OP-AMP (1) có Vi+ < Vi- nê ngõ ra cso V01 = mức thấp, ngõ R = 0 (mức thấp) - OP-AMP (2) có Vi+ > Vi- nên ngõ ra có V02 = mức cao, ngõ S = 1 (mức cao) - Mạch F/F có ngõ S = 1 nên Q = 1 và Q = 0 Lúc đó, ngõ ra chân 3 có V 0 ≈ VCC (do qua mạch đảo) làm Led sáng... đáp tuyến tần số ở ngõ ra bị giảm trong khoảng tần số thấp và thật thấp Người ta có thể bỏ tụ điện ngõ ra và gọi là mạch khuếch đại công suất OCL (do viết tắt của Output Capacitor Less: không có tụ điện ngõ ra) Mạch điện hình 4.1 là mạch công suất OCL với hai nguồn đối xứng ± VCC - Sơ đồ mạch điện 27 30V +V Rc3 T1 NPN D1 1000uF + C2 Ro2 D2 VR T2 NPN 1uF + 1kHz Ro1 Rl T3 C1 Rb2 Re3 VB1 = VE1 + VEE VB2 . ĐỀ TÀI THỰC KỸ THUẬT MẠCH Để kết hợp tốt giữa lý thuyết và thực tế và nâng cao tay nghề làm việc trong thực tế của sinh viên ngành. thành đường mạch. - Tẩy rửa , phơi khô mạch in. - Cắm chân các linh kiện lên mạch in, kiểm tra so sánh lại với mạch lý thuyết sau đó tiến hành hàn mạch in. -