Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Linh kiện điện tử với mục tiêu nhằm giúp tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính năng và ứng dụng của các vật liệu, linh kiện điện tử. Nếu mục đích của công việc là có kiến thức và kỹ năng để sửa chữa thì việc làm hiệu quả nhất của học viên là hiểu rõ các tính năng, thực hiện được cách đo kiểm tra các thông số các vật liệu, linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế các vật liệu, linh kiện đã bị hỏng.
1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 02: LINH KIỆN ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: SƠ CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 228A/QĐ-CĐNKTCN – ĐT ngày 02 tháng năm 2016 Bộ Lao động – Thương binh Xã hội) Hà Nội, năm 2016 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Trên sở chương trình khung đào tạo Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ ban hành tổ chức biên soạn giáo trình đào tạo phục vụ cho giảng viên, giáo viên giảng dạy học tập, thực tập học sinh, sinh viên nghề Điện tử công nghiệp thời kỳ công nghiệp hố – đại hố đất nước Trong tài liệu mơn học Linh kiện điện tử đóng vai trị quan trọng việc đào tạo hình thành kỹ cho học viên, sinh viên theo học nghề Điện tử công nghiệp Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 gồm có: Bài Linh kiện thụ động Bài Linh kiện bán dẫn Bài Một số linh kiện khác Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ, Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2016 BAN BIÊN SOẠN MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 10 Điện trở 10 1.1 Cấu tạo, ký hiệu, phân loại điện trở 10 1.2 Cấu tạo 15 1.3 Cách đọc, đo, cách mắc điện trở 15 1.3.1 Cách đọc trị số điện trở 15 1.3.2 Cách đo điện trở 19 1.3.3 Cách mắc điện trở 21 1.4 Các linh kiện khác nhóm ứng dụng 24 1.4.1 Ứng dụng điện trở 25 1.4.2 Bài thực hành điện trở 26 Tụ điện 28 2.1 Ký hiệu tụ điện 28 2.2 Cấu tạo tụ điện 29 2.3 Phân loại tụ điện 29 2.3.1 Tụ gốm 29 2.3.3 Tụ hóa 30 2.3.4 Tụ tantalium 30 2.4 Cách đọc, đo cách mắc tụ điện 31 2.4.1 Cách đọc 31 2.4.2 Cách đo tụ điện: 32 2.4.3 33 Cách mắc tụ: 2.4.4 Ứng dụng tụ điện Cuộn cảm Rơ le 35 37 3.1 Cấu tạo ký hiệu cuộn cảm 37 3.2 Phân loại ứng dụng cuộn cảm 38 3.3 Cấu tạo kí hiệu qui ước Rơ le 40 3.4 Nguyên lý hoạt động ứng dụng rơ le 41 BÀI 2: LINH KIỆN BÁN DẪN Đi ốt 45 45 1.2 Một số hình dạng diode khác 46 1.3 Các loại diode 47 1.3.1 Diode Zener 47 1.3.2 Diode Thu quang (Photo Diode) 48 1.3.3 Diode Phát quang (Light Emiting Diode: LED) 49 1.3.4 Diode xung 51 1.4 Đo kiểm tra Diode 51 1.5 Các mạch ứng dụng dùng diode 52 1.5.1 Nối tiếp 52 1.5.2 Cấu hình song song 52 1.6 Lắp mạch nguồn chiều đơn giản 53 Transistor BJT 68 2.1 Cấu tạo phân loại 68 2.2 Nguyên lý làm việc 69 2.3 Chế độ phân cực ổn định nhiệt 70 2.3.1 Cách mắc Bazơ chung (CB) 70 2.3.2 Cách mắc Emitơ chung (CE): 72 2.3.3 Cách mắc colectơ chung (CC): 74 2.4 Các tham số tham số tới hạn Tranzito: 74 2.5 Thực hành nhận dạng đo transistor 76 2.5.1 Thực hành nhận dạng transistor 76 2.5.2 Thực hành đo transistor 77 Transistor Trường FET 88 3.1 JFET 88 3.1.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 88 3.1.2 Nguyên lý hoạt động - đặc tuyến Von - Ampe JFET: 89 3.1.2 Đo, kiểm tra transistor FET 90 3.1.3 Mạch phân cực cố định 93 3.2 MOSFET 94 3.2.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 94 3.2.2 Nguyên lí hoạt động đặc tuyến Von - Ampe MOSFET 95 3.3 Đo, kiểm tra transistor MOSFET, JFET 100 3.3.1 Đo kiểm tra Mosfet 100 3.3.2 Đo kiểm tra JFET 102 Linh kiện nhiều tiếp giáp 108 4.1 Thyristor (SCR) 108 4.1.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 108 4.1.2 Đặc tuyến Vôn - A mpe 109 4.1.3 Các tham số quan trọng SCR: 111 4.1.3 Một vài ứng dụng thyristo (SCR): 111 4.2 Triac 114 4.2.1 Cấu tạo kí hiệu quy ước 114 4.2.2 Nguyên lý hoạt động: 115 4.2.2 Ứng dụng Triac 115 4.3 Diac 116 4.3.1 Cấu tạo - kí hiệu quy ước Hình 3.58 116 4.3.2 Nguyên lý hoạt động Diac: 118 4.4 Nhận dạng, kiểm tra xác định cực tính chất lượng SCR, Triac, Diac 119 4.4.1 Nhận dạng linh kiện mã chữ 119 4.4.2 Xác định cực tính kiểm tra chất lượng linh kiện: SCR,TRIAC, DIAC BÀI 3: MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC Linh kiện quang 120 124 124 1.1 Điện trở quang (Phortoresistor) 124 1.1.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dạng: 124 1.1.2 Đặc tính điện trở quang 125 1.1.3 Ứng dụng 125 1.2 Diode quang 126 1.2.1 Cấu tạo, ký hiệu, hình dạng 126 1.2.2 Nguyên lý làm việc, đặc tính diode quang 127 1.2.3 Mạch điều khiển từ xa dùng diode quang 128 1.3 Transistor quang (Phototransistor) 128 1.3.1 Cấu tạo 128 1.3.2 Các mạch ứng dụng dung quang tranisitor 129 1.4 Các ghép quang 130 1.4.1 Bộ ghép quang transistor ( OPTO – Transistor ) 130 1.4.2 Bộ ghép quang với quang Darlington – Transistor 131 1.4.3 Bộ ghép quang với quang Thyristor ( OPTO- Thyristor ): 131 1.4.4 Bộ ghép quang với quang Triac ( OPTO – Triac ): 132 1.4.5 Ứng dụng OPTO – COUPLERS 132 IC 137 2.1 Khái niệm lịch sử phát triển 137 2.2 Phân loại ứng dụng 138 Thạch anh 139 3.1 Khái niệm lịch sử phát triển 139 3.2 Công dụng nguyên lý hoạt động 141 3.3 Ứng dụng thạch anh 142 LCD 143 4.1 Khái niệm lịch sử phát triển 143 4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 144 4.3 Phân loại ứng dụng 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Linh kiện điện tử Mã mơn học: MĐ 02 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: mơ đun bố trí học trước mơn học/mơ-đun đào tạo chun mơn nghề chương trình đào tạo trình độ sơ cấp nghề Điện tử công nghiệp - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Linh kiện điện tử tập hợp tất vật liệu, linh kiện cần thiết để tạo nên mạch điện tử, cách ghép nối linh kiện mạch điện tử làm cho hoạt động Vì thế, việc hiểu nguyên lý làm việc linh kiện, đánh giá đầy đủ đặc tính, ứng dụng giá trị chúng việc người thợ sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử phải tìm hiểu Đối với học viên sách giúp tìm hiểu thơng số kỹ thuật, tính ứng dụng vật liệu, linh kiện điện tử Nếu mục đích cơng việc có kiến thức kỹ để sửa chữa việc làm hiệu học viên hiểu rõ tính năng, thực cách đo kiểm tra thông số vật liệu, linh kiện, ứng dụng thực tế thay vật liệu, linh kiện bị hỏng Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: Phân tích cấu tạo nguyên lý linh kiện kiện điện tử thông dụng Nhận dạng xác ký hiệu linh kiện, đọc xác trị số chúng - Về kỹ năng: Đo, kiểm tra hư hỏng linh kiện điện tử - Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Tên môn học Tổng Lý số thuyết Thực hành, thí Thi/ nghiệm, thảo Kiểm luận, tập tra Bài Linh kiện thụ động Điện trở Tụ điện 15 10 20 15 Cuộn cảm rơ le Bài Linh kiện bán dẫn Đi ốt Transistor BJT Transistor Trường FET Linh kiện nhiều tiếp giáp Bài Một số linh kiện khác Linh kiện quang IC 30 12 Thạch anh LCD Thi kết thúc môn học Cộng: 45 10 BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mã bài: MĐ 01 - 01 Giới thiệu: Linh kiện thụ động bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm, biến áp, rơle linh kiện dùng phổ biến mạch điện tử Các linh kiện gọi linh kiện thụ động chúng có chức lưu trữ tiêu thụ lượng điện mạch điện tử Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, linh kiện chế tạo để sử dụng cho nhiều loại mạch điện tử khác có đặc tính kỹ thuật tương ứng với loại mạch điện tử Mục tiêu: - Phân biệt điện trở, tụ điện, cuộn cảm với linh kiện khác theo đặc tính linh kiện - Đọc trị số điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo qui ước quốc tế - Đo kiểm tra chất lượng điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo giá trị linh kiện - Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật mạch điện công tác - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo học tập Nội dung chính: Điện trở Điện trở linh kiện điện tử dùng mạch điện tử để đạt giá trị dòng điện điện áp theo yêu cầu mạch Chúng có tác dụng mạch điện chiều lẫn xoay chiều chế độ làm việc điện trở không bị ảnh hưởng tần số nguồn xoay chiều 1.1 Cấu tạo, ký hiệu, phân loại điện trở - Điện trở hợp chất cacbon: Điện trở có cấu tạo bột cacbon tán trộn với chất cách điện keo kết dính ép lại, nối thành thỏi hai đầu có dây dẫn để hàn Loại điện trở rẻ tiền, dễ làm có nhược điểm khơng ổn định, độ xác thấp, mức độ tạp âm cao Một đầu thân điện trở có vạch màu có chấm màu Đó quy định màu dùng để biểu thị trị số điện trở cấp xác 133 Mạch điện hình 4.16 ứng dụng OPTO – Transistor điều khiển đóng ngắt đèn Khi ngõ mạch logic cao (gần 5V) đèn Led nối quang 4N25 tắt, quang transitor ngưng dẫn , dòng điện từ nguồn +24V qua 22K vào cực b transistorT1 làm T1 dẫn kéo theo T2 dẫn đèn Đ sáng Khi ngõ mạch logic thấp ( gần 0V) đèn Led n ối quang sáng Quang transitror dẫn không cho dòng điện từ nguồn +24V vào T1 nên T1 ng ưng dẫn kéo theo T2 ng ưng dẫn đèn Đ tắt Mạch điện hình 4.17 ứng dụng OPTO – Transistor điều khiển đóng ngắt Rơ-le Quang transistor ghép quang ghép Darlington với transistor công suất bên ngồi, Led hồng ngoại sơ cấp cấp nguồn 5V thì quang Transistor dẫn điều khiển Transistor công suất dẫn để cấp điện cho rơle RY Điện trở 390 ohm để giới hạn dòng qua Led hồng ngoại khoảng 10mA Hình 4.17: Mạch điện đóng ngắt role dung OPTO - transistor a 134 b Hình 4.18 Ứng dụng mạch điều khiển quang Mạch điện hình 4.18a ứng dụng OPTO – Triac để đóng ngắt điện cho tải dùng nguồn xoay chiều Điện trở R để giới hạn dòng qua Led hồng ngoại khoảng 10 mA Khi Led sơ cấp cấp nguồn 12 V Triac kích dẫn điện tạo dịng kích cho Triac cơng suất Khi Triac cơng suất kích dẫn điện cơng tắc để đóng điện cho tải Hình 4.18b:Triac nối quang điều khiển Triac dịng lớn (ví dụ 2N6071B) cung cấp cơng suất cho tải hoạt động nguồn điện 50 Hz Về phía điều khiển transitor 2N222 bảo vệ khơng cho dòng lớn qua Led nối quang : dòng qua Led lớn điện điều khiển lớn điện cực B transitor lớn làm transitor dẩn chia xẻ bớt dòng điện với Led Bài tập thực hành học viên: Lắp mạch đóng mở relay dung linh kiện quang điện tử Mục tiêu đạt được: - Nhận biết linh kiện quang trở - Lắp mạch testboard - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo học tập Câu 1: Tìm hiểu quang trở ứng dụng 135 Câu 2: Một vài mạch ứng dụng dùng quang trở Mạch 1: dùng qung trở để đo tốc độ quay Mạch 2: mạch đóng mở theo ánh sáng 136 Yêu cầu đánh giá kết học tập Kiến thức Phải nêu lên đầy đủ cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động, quang trở Trình bày kiểu mạch ứng dụng quang trở Viết ngắn gọn, ghi rõ ràng đầy đủ nét giới thiệu cấu tạo, kí hiệu quy ước, nguyên lý hoạt động, quang trở Một số câu hỏi xác định cực, kiểm tra chất lượng quang trở Kỹ Thực hành xưởng theo nhóm từ đến người về: Nhận dạng linh kiện quang trở Nhận dạng mã chữ kí hiệu hình dạng thực tế Nhận dạng linh kiện bo mạch thực tế Xác định cực tính chất lượng quang trở Xác định linh kiện rời linh kiện bo mạch Yêu cầu đánh giá - Trình bày cấu tạo, kí hiệu quy ước,và mạch ứng dụng quang trở - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động tham số quang trở - Nhận dạng và, xác định xác chất lượng quang trở 137 Từng học viên biên chế vào tổ - người để đọc tài liệu theo chuẩn bị hướng dẫn giáo viên thảo luận về: + Các đặc tuyến, tham số ứng dụng quang trở + Thực cách nghiêm túc chủ động theo yêu cầu giáo viên đề + Sau hoạt động cá nhân học viên viết thu hoạch tự nghiên cứu vấn đề nêu nêu IC 2.1 Khái niệm lịch sử phát triển IC: Vi mạch, hay vi mạch tích hợp, hay mạch tích hợp (integrated circuit, gọi tắt IC, gọi chip theo thuật ngữ tiếng Anh) tập mạch điện chứa linh kiện bán dẫn (như transistor) linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) kết nối với nhau, để thực chức xác định Tức mạch tích hợp thiết kế để đảm nhiệm chức linh kiện phức hợp.[1] Các linh kiện kích thước cỡ micrometre (hoặc nhỏ hơn) chế tạo công nghệ silicon Mạch tích hợp giúp giảm kích thước mạch điện nhiều, bên cạnh độ xác tăng lên IC phần quan trọng mạch logic Có hai loại IC gồm lập trình cố định chức năng, khơng lập trình Mỗi IC có tính chất riêng nhiệt độ, điện giới hạn, công suất làm việc, ghi bảng thông tin (datasheet) nhà sản xuất.[2] Hiện nay, công nghệ silicon tiến tới giới hạn vi mạch tích hợp Lịch sử phát triển mạch tích hợp năm 1949, kỹ sư người Đức Werner Jacobi (Siemens AG) nộp sáng chế cho thiết bị khuếch đại bán dẫn giống mạch tích hợp, có transistor bề mặt chung cho khuếch đại tầng, làm dụng cụ trợ thính Ngày 12 tháng năm 1958, người Mỹ Jack Kilby Texas Instruments trình bày vi mạch đầu tiên.[3] Kilby sau giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 2000 Nửa năm sau kiện Kilby, Robert Noyce Fairchild Semiconductor phát triển ý tưởng riêng mạch tích hợp giải nhiều vấn đề thực tế mà Kilby không làm Thiết kế Noyce làm silicon, chip Kilby làm germanium Noyce thông tin cho Kurt Lehovec Sprague Electric 138 nguyên tắc tiếp giáp p-n cô lập gây tác động tiếp giáp p-n có thiên áp (diode), khái niệm quan trọng IC Fairchild Semiconductor quê hương công nghệ vi mạch silicon-gate với cổng tự liên kết (self-aligned gate), sở tất chip CMOS máy tính đại Cơng nghệ phát triển nhà vật lý người Ý Federico Faggin vào năm 1968, người sau gia nhập Intel phát triển đơn chip Central Processing Unit (CPU) (Intel 4004) đầu tiên, ông nhận Huy chương Quốc gia Công nghệ Đổi năm 2010 2.2 Phân loại ứng dụng Phân loại theo tín hiệu xử lý: Theo xử lý tín hiệu IC digital xử lý lưu trữ tín hiệu digital IC analog hay IC tuyến tính xử lý tín hiệu analog IC hỗn hợp, có analog digital Phân loại theo mức độ tích hợp: IC (Integrated Circuit), tên chung Từng cịn chia SSI (small-scale integration) MSI (medium-scale integration) LSI (Large Scale Integrated) VLSI (Very Large Scale Integrated) Các CPU, GPU, ROM, RAM, PLA, chipset, microcontroller, ULSI (ultra-large-scale integration) dự đặt cho mạch triệu transistor.[4] Phân loại theo công nghệ Monolithic: tất phần tử đặt miếng vật liệu bán dẫn đơn tinh thể Các linh kiện bán dẫn tạo pha tạp chất (doping), theo thứ tự lớp thực lai ghép điện trở, đường mạch dẫn, tụ điện, lớp cách điện, cực gate MOSFET Ví dụ cơng nghệ TTL, CMOS, CCD, BiCMOS, DMOS, BiFET-, transistor lưỡng cực Mạch màng mỏng hay mạch phim, phần tử tạo lắng đọng thủy tinh Nó thường mạng điện trở Chúng chế tạo cách cân điện tử với độ xác cao, phủ nhúng bảo vệ Trong nhóm bao gồm mạch transistor màng mỏng (TFT), ví dụ ứng dụng hình phẳng 139 Lai mạch màng dày kết hợp số chip, vết mạch in đường dây dẫn, linh kiện điện tử thụ động (gần có điện trở) Nền thường gốm thường nhúng tráng Phân loại theo cơng dụng: CPU, vi xử lý máy tính Memory, nhớ lưu trữ liệu digital Thu nhỏ chip công nghệ RFID để giám sát (Identification) không tiếp xúc đối tượng hay sinh vật sống IC logic tiêu chuẩn thuộc họ logic khác ASIC dành cho phát triển ứng dụng cụ thể, ví dụ cho điều khiển lò nướng bánh, xe hơi, máy giặt, ASSP sản phẩm tiêu chuẩn cho ứng dụng cụ thể, tương tự ASIC, có sẵn từ nhà sản xuất không xây dựng theo yêu cầu khách hàng IC cảm biến trình vật lý, hố, sinh hố, ví dụ gia tốc, ánh sáng, từ trường, chất độc, DSP (Digital signal processing) xử lý tín hiệu digital ADC DAC, chuyển đổi analog ←→ digital FPGA (Field-programmable gate array) cấu hình IC digital khách hàng, bao gồm số lượng lớn đơn vị chức kết nối (interconnectable) Vi điều khiển (microcontroller) chứa tất phận máy tính nhỏ (bộ nhớ chương trình, ALU, nhớ ghi) IC cơng suất xử lý dịng hay điện áp lớn (ví dụ khuếch đại cơng suất lớn, kiểm soát mạng điện lưới) System-on-a-chip (SoC) hệ thống chip Thạch anh 3.1 Khái niệm lịch sử phát triển Thạch anh: Một linh kiện điện tử quan trọng tất mạch điện tử có vi điều khiển.Có thể nói trái tim IC điều khiển Nhiệm vụ thạch anh tạo dao động (có nhiều kiểu tạo dao động khác L- C, R-C…) 140 Thạch anh gọi băng tinh, không tan thành nước, trơng suốt pha lê, có đặc tính đáng ý: Nó mát lạnh ta cầm lên tay Bởi từ xưa, để kiểm tra xem đồ thật hay đồ giả, thợ kim hồn thường áp vào má xem có lạnh khơng Thạch anh điện tử linh kiện làm tinh thể đá thạch anh mài phẳng xác Linh kiện thạch anh làm việc dựa hiệu ứng áp điện Hiệu ứng có tính thuận nghịch Khi áp điện áp vào mặt thạch anh, bị biến dạng Ngược lại, tạo sức ép vào bề mặt đó, phát điện áp Lịch sử Những tinh thể thạch anh sử dụng chúng có tính chất “áp điện”, có nghĩa chúng chuyển dao động khí thành điện áp ngược lại, chuyển dao động khí thành xung điện áp Tính chất áp điện Jacques Curie phát năm 1880 từ chúng sử dụng vào mạch điện tử tích chất hữu ích này.Một đặc tính quan trọng tinh thể thạch anh tác động dạng học đến chúng (âm thanh, sóng nước ) vào tinh thể thạch anh chúng tạo điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác động vào chúng, chúng ứng dụng nhiều lĩnh vực Chẳng hạn kiểm soát rung động động xe để kiểm soát hoạt động chúng Lần Walter G Cady ứng dụng thạch anh vào kiểm soát dao động điẹn tử vào năm 1921 Ơng cơng bố kết vào năm 1922 đến năm 1927 Warren A Marrison ứng dụng tinh thể thạch anh vào điều khiển hoạt động đồng hồ Những tinh thể thạch anh sử dụng chúng có tính chất “áp điện”, có nghĩa chúng chuyển dao động khí thành điện áp ngược lại, chuyển dao động khí thành xung điện áp Tính chất áp điện Jacques Curie phát năm 1880 từ chúng sử dụng vào mạch điện tử tích chất hữu ích này.Một đặc tính quan trọng tinh thể thạch anh tác động dạng học đến chúng (âm thanh, sóng nước ) vào tinh thể thạch anh chúng tạo điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác động vào chúng, chúng ứng dụng nhiều lĩnh vực 141 Chẳng hạn kiểm soát rung động động xe để kiểm soát hoạt động chúng Lần Walter G Cady ứng dụng thạch anh vào kiểm sốt dao động điẹn tử vào năm 1921 Ơng công bố kết vào năm 1922 đến năm 1927 Warren A Marrison ứng dụng tinh thể thạch anh vào điều khiển hoạt động đồng hồ 3.2 Công dụng nguyên lý hoạt động Thạch anh dao động ổn định để tạo tần số dao động cho vi điều khiển Đa số mạch điều khiển đèn Led dùng thạch anh Thạch anh 12Mhz, 24Mhz….mỗi loại cho xung nhịp khác – Thạch anh sử dụng rộng rãi, đâu có giá thành dẻ, khoảng 2k/1 – Thạch anh điện tử đa phần để tạo tần số ổn định tần số thạch anh tạo bị ảnh hưởng nhiệt độ mạch dao động RC… – Trong Vi điều khiển bắt buộc phải có thạch anh (trừ loại có dao động nội) xét chi tiết VDK có CPU, timer,… CPU bao gồm mạch logic mạch logic muốn hoạt động cần có xung clock, cịn timer gồm dãy FF cần phải có xung để đếm Tùy loại VDK mà xung clock ứng với chu kì máy, với xung clock VDK làm công việc nhỏ ứng với lệnh thực thi – Để chạy câu lệnh ic vi điều khiển, Bạn cần tạo xung nhịp Tần số xung nhịp phụ thuộc vào thạch anh gắn chân kết nối thạch anh vi điều khiển Ví dụ nhỏ với thạch anh 12MHz, Bạn có xung nhịp 1MHz, chu kỳ lệnh 1μs 142 Để tăng độ ổn định tần số, người ta dùng thêm tụ nhỏ C6, C7 (33pF x2), tụ bù nhiệt ổn tần Điều cho thấy bạn thay đổi nhịp nhấp nháy đèn dùng thạch anh có tần số khác => Tóm lại thạch anh có nhiệm vụ tạo dao động ổn định, chuẩn xác Và ứng dụng cụ thể mạch điều khiển đèn led nhiều ứng dụng đại cho vi mạch lớn ngành điện tử Nguyên lí hoạt động Như ta đặt điện áp xoay chiều vào biến dạng theo tần số điện áp Khi thay đổi đến tần số đó, cộng hưởng.Mạch tương đương gồm L C nối tiếp với Cả cụm song song với C khác R cách điện Tần số cộng hưởng Thạch anh tùy thuộc vào hình dáng kích thước Mỗi tinh thể thạch anh có tần số cộng hưởng: tần số cộng hưởng nối tiếp, tần số cộng hưởng song song Hai tần số gần có trị số bền vững, bị ảnh hưởng điều kiện mơi trường bên ngồi Ngồi ra, hệ số phẩm chất mạch cộng hưởng lớn, nên tổn hao thấp 3.3 Ứng dụng thạch anh Mạch Dao động Thạch anh Cho tần số ổn định, sử dụng nhiều đồng hồ điện tử (như đồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn ), thiết bị đo lường điện tử (tạo xung chuẩn), mạch đồng màu TV, VCR, thiết bị tin học (máy vi tính, thiết bị nối với máy vi tính), nhạc cụ điện tử Piano điện, organ Mạch lọc tích cực dùng Thạch anh Sử dụng nhiều mạch khuếch đại trung tần máy thu thông tin liên lạc, TV, Radio Ngày nay, máy tính dù đại sử dụng 143 dao động tinh thể để kiểm soát bus, xung nhịp xử lý (Trên mạch arduino có thạch anh, chức đây) LCD 4.1 Khái niệm lịch sử phát triển LCD: Màn hình tinh thể lỏng Cơng nghệ hình tinh thể lỏng hay LCD (tiếng Anh: Liquid- Crystal Display) loại công nghệ hiển thị cấu tạo tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả thay đổi tính phân cực ánh sáng thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua kết hợp với kính lọc phân cực LCD có ưu điểm phẳng, cho hình ảnh sáng, chân thật tiết kiệm lượng.[1] Màn hình tinh thể lỏng dùng nguồn sáng tự cấp (thường dành cho hình màu máy tính hay TV) Lịch sử Được sản xuất từ năm 1970, LCD loại vật chất phản xạ ánh sáng điện thay đổi Nó hoạt động dựa nguyên tắc ánh sáng (Back Light) Nó bao gồm lớp chất lỏng nằm lớp kính phân cực ánh sáng Bình thường, khơng có điện áp, tinh thể xếp thẳng hàng hai lớp cho phép ánh sáng truyền qua theo hình xoắn ốc Hai lọc phân cực, lọc màu cân chỉnh xác định cường độ ánh sáng qua màu tạo pixel Khi có điện áp cấp vào, lớp canh chỉnh tạo vùng điện tích, canh chỉnh lại tinh thể lỏng Nó 144 khơng cho phép ánh sáng qua để thị lên hình ảnh vị trí điểm ảnh Các điểm ảnh hình LCD transistor cực nhỏ chế độ: cho phép ánh sáng qua không Điểm ảnh bao gồm yếu tố màu: đỏ, xanh lá, xanh dương Các hình LCD trước thường tiêu thụ điện nhiều, độ tương phản thấp nhà khoa học người Anh tìm "Biphenyl" - vật liệu tinh thể lỏng, LCD thực phổ biến LCD xuất máy tính cầm tay, trị chơi điện tử cầm tay, đồng hồ điện tử,… LCD ngày thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, chiếm khơng gian, chất lượng hình ảnh tốt, tiêu thụ lượng thay dần hình CRT.[2] 4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu trúc lớp hình tinh thể lỏng đen trắng khơng tự phát sáng (thường thấy máy tính bỏ túi) Kính lọc phân cực thẳng đứng để lọc ánh sáng tự nhiên vào Lớp kính có điện cực ITO Hình dáng điện cực hình cần hiển thị Lớp tinh thể lỏng Lớp kính có điện cực ITO chung Kính lọc phân cực nằm ngang Gương phản xạ lại ánh sáng cho người quan sát Có hai kiểu cấu tạo hình tinh thể lỏng chính, khác thiết kế nguồn sáng.[3] Trong kiểu thứ nhất, ánh sáng phát từ đèn nền, có vơ số phương phân cực ánh sáng tự nhiên Ánh sáng cho lọt qua lớp kính lọc phân cực thứ nhất, trở thành ánh sáng phân cực phẳng có phương thẳng đứng Ánh sáng phân cực phẳng tiếp tục cho truyền qua thủy tinh lớp điện cực suốt để đến lớp tinh thể lỏng Sau đó, chúng tiếp tục tới kính lọc phân cực thứ hai; có phương phân cực vng góc với kính lọc thứ nhất, tới mắt người quan sát Kiểu hình thường áp dụng cho hình màu máy tính hay TV Để tạo màu sắc, lớp cùng, trước ánh sáng đến mắt người, có kính lọc màu Ở loại hình tinh thể lỏng thứ hai, chúng sử dụng ánh sáng tự nhiên vào từ mặt có gương phản xạ nằm sau, dội ánh sáng lại cho người xem Đây cấu tạo thường gặp loại hình tinh thể lỏng đen trắng thiết bị bỏ túi Do không cần nguồn sáng nên chúng tiết kiệm lượng 145 Hoạt động bật tắt Nếu điện cực điểm ảnh khơng áp điện thế, phần tinh thể lỏng nơi khơng bị tác động cả, ánh sáng sau truyền qua chỗ giữ nguyên phương phân cực, cuối bị chặn lại hồn tồn kính lọc phân cực thứ hai Điểm ảnh lúc bị tắt mắt điểm tối Để bật điểm ảnh con, cần đặt điện vào điện cực nó, làm thay đổi định hướng phân tử tinh thể lỏng nơi ấy; kết ánh sáng sau truyền qua phần tinh thể lỏng chỗ điểm ảnh bị xoay phương phân cực đi, lọt qua lớp kính lọc phân cực thứ hai, tạo điểm màu kính trước Hiển thị màu sắc chuyển động Màu sắc tạo phối màu phát xạ từ ba loại điểm ảnh đỏ, lục lam Hình ảnh kính trước cảm nhận tổng thể tất điểm ảnh, điểm ảnh mang màu sắc độ sáng định, quy định, theo quy tắc phối màu phát xạ, mức độ sánh ba điểm ảnh (tỉ lệ ba màu đỏ, lục lam), tức quy định việc bật/tắt điểm ảnh Để làm điều này, lúc điện thích hợp đặt vào điểm ảnh nằm hàng, đồng thời phần mềm máy tính lệnh áp điện vào cột có điểm ảnh cần bật Ở thời điểm, điểm ảnh trạng thái bật/tắt định - ứng với ảnh hình Việc thay đổi trạng thái bật/tắt điểm ảnh tạo hình ảnh chuyển động Điều thực cách áp điện cho hàng từ hàng đến hàng (gọi quét dọc) áp điện cho cột từ cột đến cột (sự quét ngang) Thông tin ảnh động từ máy tính chuyển thành tín hiệu quét dọc quét ngang tái tạo lại hình ảnh hình 4.3 Phân loại ứng dụng Phân loại sản phẩm LCD ma trận thụ động LCD ma trận thụ động (dual scan twisted nematic, DSTN LCD) có đặc điểm đáp ứng tín hiệu chậm (300ms) dễ xuất điểm sáng xung quanh điểm bị kích hoạt khiến cho hình bị nhịe Các cơng nghệ Toshiba Sharp đưa HPD (hybrid passive display), cuối năm 1990, cách thay đổi công thức vật liệu tinh thể lỏng để rút ngắn thời gian chuyển đổi trạng thái phân tử, cho phép hình 146 đạt thời gian đáp ứng 150ms độ tương phản 50:1 Sharp Hitachi theo hướng khác, cải tiến giải thuật phân tích tín hiệu đầu vào nhằm khắc phục hạn chế DSTN LCD, nhiên hướng chưa đạt kết đáng ý.[4] LCD ma trận chủ động LCD ma trận chủ động thay lưới điện cực điều khiển loại ma trận transistor phiến mỏng (thin film transistor, TFT LCD) có thời gian đáp ứng nhanh chất lượng hình ảnh vượt xa DSTN LCD Các điểm ảnh điều khiển độc lập transistor đánh dấu địa phân biệt, khiến trạng thái điểm ảnh điều khiển độc lập, đồng thời tránh bóng ma thường gặp DSTN LCD 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu giáo viên biên soạn, 2016 - Tài liệu đào tạo ISO-5S, Prime Group, 2008 - Tiêu chuẩn ISO 9000:2005, ISO 9001:2008, ISO 9004:2009 - Các website sau: http://www.tcvn.gov.vn, http://www.vpc.org.vn, http://www.quacert.gov.vn, http://www.iso.org, http://www.tbtvn.org ... tạo trình độ sơ cấp nghề Điện tử cơng nghiệp - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Linh kiện điện tử tập hợp tất vật liệu, linh kiện cần thiết để tạo nên mạch điện tử, cách ghép nối linh kiện mạch điện tử. .. BÀI 1: LINH KIỆN THỤ ĐỘNG Mã bài: MĐ 01 - 01 Giới thiệu: Linh kiện thụ động bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm, biến áp, rơle linh kiện dùng phổ biến mạch điện tử Các linh kiện gọi linh kiện. .. linh kiện - Thay thế, thay tương đương điện trở, tụ điện, cuộn cảm theo yêu cầu kỹ thuật mạch điện công tác - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo học tập Nội dung chính: Điện trở Điện trở linh kiện điện
