2.3.1. Sơ đồ nguyên lý
2.3.2. Tác dụng của các linh kiện trong mạch:
- Tụ C1 : Dẫn tín hiệu vào bộ khuếch đại.
- C6 : Tụ lọc nguồn chính, giá trị của C6 phụ thuộc vào dịng tải, nói cách khác phụ thuộc vào công suất hoạt động của mạch. Mạch có cơng suất càng lớn, ăn dịng càng lớn thì C6 phải có giá trị càng cao. Nếu khơng, sẽ gây hiện tượng “đập mạch” có nghĩa là điện áp trên C6 bị nhấp nhô và loa sẽ phát sinh tiếng ù gọi là ù xoay chiều. Nếu điện áp nuôi mạch được cấp bởi biến áp 50Hz sẽ nghe tiếng ù (như tiếng còi cỡ nhỏ), nếu cấp bằng biến áp xung tần số cao sẽ nghe tiếng rít.
- R5 - C3 : Hợp thành mạch lọc RC ổn định nguồn cấp và chống tự kích cho tầng khuếch đại 2, 1. Tuy nhiên nếu mắc ở đây thì tác dụng của R5 - C3 khơng cao. Muốn nâng cao tác dụng của nó thì ta cần phải mắc mắt lọc này về phía cực (+) của tụ điện C6.
- R3 - C2 : Mạch lọc RC ổn định nguồn, chống tự kích cho khuếch đại 1 (khuếch đại cửa vào).
- R1 - R2 : Định thiên, phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Q1, để Q1 ko gây méo tuyến tính khi khuếch đại thì R1 phải được chỉnh để Q1 làm việc ở chế độ A (tương
trở kháng ra của mạch đằng trước. Nếu tín hiệu vào là micro thì R2 có giá trị chính bằng trở kháng của micro. Và trong mạch ở đây nhóm dùng tín hiệu micro cho vào thực hiện khuếch đại.
- R4 : Tải Q1, định thiên cho Q2. Trong mạch này Q1 và Q2 được ghép trực tiếp để tăng hệ số khuếch đại dịng điện trước khi cơng suất (Q2 đóng vai trị tiền k/đ cơng suất). Mặt khác cũng để giảm méo biên độ và méo tần số khi tần số, biên độ của tín hiệu vào thay đổi.
- R7-C4 : Hợp thành mạch hồi tiếp âm dịng điện có tác dụng ổn định hệ số khuếch đại dòng điện cho Q1, giảm nhỏ hiện tượng méo biên độ. Khi điều chỉnh giá trị của C4 sẽ thay đổi hệ số khuếch đại của Q1, nói cách khác điều chỉnh C4 sẽ làm mạch kêu to, kêu nhỏ.
- Q1: Khuếch đại tín hiệu vào, được mắc theo kiểu E chung.
- Q2 : Đóng vai trị khuếch đại tiền cơng suất được mắc kiểu C chung. Tín hiệu ra ở chân E cấp cho 2 BJT công suất. Ở đây, thực chất ko có tín hiệu xoay chiều nào hết, chỉ có điện áp một chiều thay đổi (lên xuống) quanh mức tĩnh ban đầu. Tín hiệu ra ở chân E của transistor Q2 được dùng kích thích (thơng qua thay đổi điện áp) cho Q3, Q4. - Q3, Q3 : Cặp BJT công suất được mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp“. Hai BJT này
thay nhau đóng/mở ở từng nửa chu kỳ của tín hiệu đặt vào. Lưu ý là Q3 dùng PNP, Q4 dùng NPN nhưng phải có thơng số tương đương nhau. Kiểu mắc Q2, Q3, Q4 như trên gọi là “đẩy kéo nối tiếp tự đảo pha”
- R9, R10 : Điện trở cầu chì, bảo vệ Q3, Q4 khỏi bị chết khi có 1 trong 2 BJT bị chập. - D1, D2 : Ổn định nhiệt, điện áp, bảo vệ tránh cho Q3, Q4 bị nóng.
- PR1 : Điều chỉnh phân cực Q4, thơng qua đó chỉnh cân bằng cho “điện áp trung điểm”
2.3.3. Sơ đồ mạch in2.4. Thiết kế mạch đếm 2.4. Thiết kế mạch đếm
2.4.1.Giới thiệu về mạch đếm thuận nghịch
a. Tìm hiểu về khái niệm .
- Chúng ta hiểu một cách rất đơn giản ,ban đầu nó là một mạch đếm ,đếm nghĩa là sao ? đơn giản là nó biết đếm như chúng ta,ví dụ đếm từ 1 đến 10 ,hay như một cái đồng hồ đếm giây khi chúng ta chạy hay tập nín thở chẳng hạn .
- Thế còn “thuận nghịch” đơn giản chỉ là khả năng của nó ,tức là nó có thể đếm xi hoặc ngược . ví dụ đếm từ 1 đến 100 hoặc đếm từ 100 về 1 .
b. Mục tiêu thiết kế:
- Với mạch này ,khơng sử dụng vi điều khiển vì dùng vi điều khiển chúng ta chỉ cần viết một đoạn code là đơn giản .vấn đề là chúng ta không sử dụng vi điều khiển mà tạo được một mạch đếm tiện lợi và hoạt động tốt .
- Sử dụng những linh kiện đơn giản ,dễ tìm kiếm và thịnh hành trên thị trường cũng những tiện cho việc nghiên cứu phân tích mạch .
- Mạch thiết kế tối ưu đơn giản để các bạn sinh viên đều có thể làm được ,khi thiết kế xong thì đảm bảo tính ổn định chạy bền bỉ lâu dài .
c. Ứng dụng thực tế :
Mạch đếm thuận nghịch ứng dụng rất tốt trong thực tế ,Đơn giản nhất như là việc các bạn làm một đồng hồ bấm giờ ,
Hay ví dụ đếm sản phẩm ,ví dụ chúng ta biết được chu kỳ của sản phẩm được đưa vào thì chúng ta có thể xây dựng một mạch đếm thuận nghịch để ứng dụng cho công việc này .Khả năng ứng dụng còn tuỳ thuộc sự sáng tạo và khả năng thiết kế cũng như ý tưởng độc đáo của các bạn sinh viên .
2.4.2. Mạch đếm thuận nghịch
a. Linh kiện trong mạch :
- IC NE 5555. Dùng tạo dao động . -Điện trở 10k,100 Ω.
-Tụ điện (0.1 u. tụ thường) ,(100u .phân cực )
-LED , Vônkế (ko nhất thiết , sử dụng một cái dạng đồng hồ nhỏ chuyên dùng để đo vonkế). -Biến trở 10k -Button, SEG 7Vạch , - Ic 4510:4511. - Switch (Chuyển mạch 2 cổng , SW.) b. Sơ đồ nguyên lý
Mạch nguyên lý được vẽ trên Protues nên khi thiết kế mạch cần cấp nguồn vào các IC do nhiều IC trong Protues đã mặc định cấp nguồn nên khi thiết kế mạch cần chú ý điều này nhưng khi sang PCB trong Protues lại đầy đủ.
c. Phân tích mạch
- Để tiện cho q trình nghiên cứu chúng ta sẽ phân tích theo từng khối một .
- Khối tạo xung vuông – IC 555 .
- IC 555 là một Ic tạo xung rất đanăng. Tạo xung vuông rất đơn giản.
+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung.
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .
+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể khơng nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .
+ Chân số 8 (Vcc): Khơng cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dịng cho IC hoạt động. Khơng có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)
• Tần số được tính như sau :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
C2 là tụ nối với chân số 5. R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở .
- Vậy đến đây chúng ta hiểu là tại chân số 3 của NE 555 là tạo ra một xung dạng vuông .
- Đèn Led đấu song song với chân số 3 của 555 nó sẽ nhấp nháy lên dùng để báo hiệu . - Vôn kế dùng để đo giá trị điến áp tại đầu ra của 5555 .(có thể khơng cần hoặc chỉ cần như một thao tác tức thời ).
- Khối giải mã – IC 4511
- Đây là một IC giải mã , nó làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logic (dạng 0,1) sang mã của led 7 vạch để xuất ra led 7 vạch .về cấu tạo nó là một tập hợp các mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic như các cổng and , or ,..việc thiết kế một mạch như vậy khơng hẳn là q khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp lả chúng ta hồn tồn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời gian ,không đảm bảo chất lượng sử dụng , =>dùng IC tích hợp cho tiện .
- Chúng ta tìm hiểu sơ đồ chân của nó như sau :
-Chú ý là loại này dùng cho seg 7 vạch loại cathot chung có nghĩa là tất cả cathot của led nốí chung với nhau và nối với đất ,như vậy dữ liệu đẩy vào led sẽ tích cực ở mức cao tức là mức 1 thì mới làm led sáng .
- 4511 Có 16 chân .
- Chân 1,2,7,6 là chân đưa dữ liệu đầu vào ,chúng ta có thể chọn dữ liệu loại này là dữ liệu logic tức là dạng 1,0,1,0…
- 7 chân đầu ra là chân 9 ,10,11,12,13,14,15.sẽ xuất ra dữ liệu của dạng 7 vạch .
- Chân số 5 là chân dùng để điều khỉên tế bào nhớ ,chần này = 0 thì IC hoạt động bình thường , cịn = 1 thì dữ nguyên trạng thái ở các đầu ra ,và dữ cho đến khi nó trở về chân này được chuyển về 0 thì đầu ra lại tiếp tục hoạt động .(nếu hiểu sâu sa thì chúng ta hiểu khi IC hoạt động thì dữ liệu tại đầu ra sẽ luân phiên nhau được nhớ trong tế bào 4 bít ,vậy khi chân số 5 này ở mức 0 giả sự gọi là đóng cửa thì IC hoạt động bình thường khơng vấn đề gì ,nhưng khi nó = 1 tức là mở cửa thì dữ liệu trong tế bào nhớ trào ra và đẩy liên tục vào cửa ra nên giữ tại đầu ra một mức dữ liệu cố định ).
- Trong sơ đồ mạch chúng ta nối nó với đất .
- Chân số 3 nếu =0 thì tất cả đầu ra sẽ là mức logic 1.(dùng kiểm tra led 7 đoạn ,bất chấp đầu vào là thế nào .)
- Chân số 4 thì có tác dụng ngược lại chân số 3.
- Khối xử lý IC 4510
4 Chân đầu ra là 4 chân 2,6,11,14
- Chân 16 nối với dương nguồn ,chân số 8 nối với âm nguồn .
- Chân số 1 với chân số 9 nối đất để tích cực mức 0 để Ic mới hoạt động . - Chân số 15 là chân đầu vào để chúng ta đưa xung vào .
Chân số 5 là chân Cary in , chân này=0 thì Ic hoạt động , cịn khi để hở ,thì nó sẽ giữ ngun trạng thái của dữ liệu đầu ra .
- Chân 3,4,12,13 là dùng cho ứng dụng khác , trong phần này chúng ta chưa cần nói đến .
- Chân số 10 là chân dùng để đảo trạng thái đầu ra khi nó luân phiên tích cực mức thấp và mức cao
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Mạch điện tử trong công nghiệp
Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP. HCM, 2003
[2] Kĩ thuật điện tử 1 Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003
[3] Giáo trình kĩ thuật mạch điện tử
Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003. [4] Điện tử công suất Nguyễn Bính - NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội,
1996.
[5] Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005.
[6] Phân tích mạch tranzito
Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống kê, Hà Nội, 2002.