Tài liệu Kỹ thuật số

7 I.8.3. Flip-Flop D ....................................................................................... 28 I.8.4. Flip-FlopT ........................................................................................ 29 CH¦¥NGII : thiÕt kÕ m¹ch ..................................................................... 31 iI.1 S¬ ®å khèi......................................................................................... 31 II.2 TÝnh to¸n vμ chän linh kiÖn............................................................... 32 II.2.1. TÝnh to¸n vμ chän linh kiÖn nguån cÊp ......................................... 32 II.2.2. TÝnh to¸n vμ chän linh kiÖn phÇn t¹o xung ............................... 45 II.2.3. Chän linh kiÖn phÇn hiÓn thÞ. ........................................................ 46 II.2.4. PhÇn giao tiÕp víi chu«ng dïng SCR ............................................ 46 II.3. S¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch ®Õm................................................................ 48 II.3.1. Nguyªn lý lμm viÖc........................................................................ 49 CH¦¥NG III : KÕt luËn chung .............................................................. 53 TµI LIÖU THAM KH¶O.................................................................................. PHô LôC: H¦íNG DÉN Sö DôNG MéT Sè PHÇN MÒM M¤ PHáNG §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 3 Líp: §K – KT§2 Lêi nãi ®Çu ……o0o…… Nh− chóng ta ®· biÕt Kü ThuËt Sè lμ mét m«n khoa häc míi so víi c¸c m«n khoa häc kh¸c nh−ng nã ®· cã ®−îc nh÷ng b−íc tiÕn thÇn kú, ®−îc øng dông vμo tÊt c¶ c¸c ngμnh khoa häc còng nh− trong ®êi sèng cña con ng−êi vμ ®Æc biÖt lμ trong c¸c ngμnh ®ßi hái ®é tin cËy, chÝnh x¸c cao nh− tin häc, ®o l−êng ®iÒu khiÓn, viÔn th«ng ... V× nh÷ng lý do trªn mμ viÖc m«n Kü ThuËt Sè vμo d¹y trong c¸c tr−êng ®¹i häc chuyªn vÒ kü thuËt lμ mét ®iÒu tÊt yÕu, ®Æc biÖt lμ tr−êng §¹i häc S− Ph¹m Kü ThuËt Nam §Þnh. Chóng em lμ nh÷ng ng−êi may m¾n v× ®−îc sèng trong m«i tr−êng cã sù ph¸t triÓn v−ît bËc ®ã. Vμ thËt h·nh diÖn, tù hμo khi chóng em l¹i ®−îc ®μo t¹o mét c¸ch c¬ b¶n nhÊt nh÷ng tri thøc hiÖn ®¹i cña kÜ thuËt sè trong nhμ tr−êng. XuÊt ph¸t tõ nh÷ng nhËn ®Þnh thùc tÕ trong qu¸ tr×nh häc m«n Kü thuËt sè, em ®−îc gi¸o viªn bé m«n giao cho hoμn thμnh bμi tËp dμi: “ThiÕt kÕ mét m¹ch ®iÖn tù ®éng b¸o giê cho 5 tiÕt häc víi yªu cÇu: Mçi tiÕt häc trong 45 phót, giê gi¶i lao gi÷a c¸c tiÕt lμ 5 phót, giê gi¶i lao gi÷a tiÕt 3 vμ 4 lμ 15 phót”. Qua bμi thiÕt kÕ m¹ch chóng em ®· ®−îc trang bÞ thªm mét sè kiÕn thøc vÒ chuyªn m«n còng nh− vÒ thùc tÕ ®Ó tÝch luü thªm kinh nghiÖm cho sau nμy. Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n Th¹c sü Hoµng ThÞ Ph−¬ng ®∙ tËn t×nh h−íng dÉn chóng em hoµn thµnh bµi thiÕt kÕ nµy. Sinh viªn thiÕt kÕ Ph¹m §«ng D−¬ng §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 4 Líp: §K – KT§2 ch−¬ng I: c¬ së lý thuyÕt I.1 Khèi nguån *CÊu t¹o: Khèi nguån gåm mét sè linh kiÖn sau +M¸y biÕn ¸p: biÕn ®æi ®iÖn ¸xoay chiÒu tõ 220V vÒ ®iÖn ¸p xoay chiÒu 5V +CÇu Diode: chØnh l−u dßng xoay chiÒu thμnh dßng mét chiÒu (Ura=5V) +Bé æn ¸p: æn dÞnh ®iÖn ¸p ®Çu ra khi ®iÖn ¸p ®Çu vμo mÊt æn ®Þnh S¬ ®å ch©n IC7805 Ch©n 1: (VI) tÝn hiÖu ®Çu vμo Ch©n 2: (GND) nèi mass Ch©n 3: (VO) tÝn hiÖu ®Çu ra VI1 VO 3 G N D 2 7805 BR1 2W02G MBA TRAN-2P2S §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 5 Líp: §K – KT§2 *S¬ ®å khèi cña bé nguån S¬ ®å chi tiÕt t¸c dông linh kiÖn : - +MBA : m¸y biÕn ¸p biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu 220v thμnh xoay chiÒu 5v cung cÊp cho m¹ch ®iÖn + D1, D2, D3, D4 : cÇu diod cã t¸c dông chØnh l−u ®iÖn ¸p xoay chiÒu thμnh ®iÖn ¸p mét chiÒu . + Tô C1 : tô läc , cã t¸c dông gi¶m bít sù nhÊp nh« cña ®iÖn ¸p ra vμ t¹o ra ®iÖn b»ng ph¼ng h¬n . Ngoμi ra tô C cßn cã t¸c dông ®Ó läc nhiÔu ( c¸c sãng hμi bËc cao ) + IC 7805 lμ Ic cho ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh cã cùc tÝnh d−¬ng + C2 : tô dïng ®Ó c¶c thiÖn qu¸ tr×nh qu¸ ®é vμ gi÷ cho ®iÖn trë ra cña m¹ch ®ñ nhá ë tÇn sè cao * Nguyªn lý lμm viÖc : - §iÖn ¸p vμo lμ ®iÖn ¸p nguån xoay chiÒu 220v , qua m¸y biÕn ¸p ®−îc biÕn ®æi thμnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 5v .§iÖn ¸p sau khi biÕn ®æi tõ m¸y æn ¸p BiÕn ¸p M¹ch chØnh l−u Bé läc U1 U2 U3 U4 Rt MBA TRAN-2P2S BR1 2W02G C1 2200uF C2 104 VI1 VO 3 G N D 2 U1 7805 C3 10uF C4104 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 6 Líp: §K – KT§2 biÕn ¸p ®−îc ®−a vμo bé chØnh l−u cÇu ®Ó biÕn ®æi tõ ®iÖn ¸p xoay chiÌu thμnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu qua 2 nöa chu k× chØnh l−u ®iÖn ¸p thu ®−îc lμ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã d¹ng nhÊp nh« kh«ng b»ng ph¼ng .§Ó gi¶m sù nhÊp nh« cña ®iÖn ¸p trªn t¶I ta dïng mét tô läc m¾c song song víi t¶i khi ®ã trong m¹ch x¶y ra qu¸ tr×nh phãng n¹p cña tô dùa theo sù t¨ng gi¶m ®iÖn ¸p sau chØnh l−u , kÕt qu¶ lμ ®iÖn ¸p ra trªn tô cã d¹ng t−¬ng ®èi b»ng ph¼ng .MÆt kh¸c c¸c tô ®iÖn cßn cã t¸c dông läc c¸c sãng hμi bËc cao , c¸c sãng hμi bËc cao qua tô C tho¸t xuèng mass kh«ng ®−a ra t¶i do vËy dßng ®iÖn qua t¶i chØ cßn thμnh phÇn mét chiÒu vμ mét phÇn thμnh phÇn hμi bËc thÊp - §iÖn ¸p sau khi ®−îc läc qua tô C sÏ ®−îc æn ¸p bëi bé æn ¸p dung IC 7805 , ®iÖn ¸p mμ ta thu ®−îc cã gi¸ trÞ cè ®Þnh lμ 5v. I.2 Khèi t¹o xung CK (xung nhÞp) I.2.1 M¹ch t¹o xung vu«ng -Giíi thiÖu vÒ s¬ ®å §©y lμ m¹ch dao ®éng dïng cæng logic (cæng NAND 2 ®Çu vμo) U1:A vμ U1:B lμ cæng NAND cã 2 ®Çu vμo nèi chôm thμnh 1. nh− vËy nã chØ nhËn 2 tr¹ng th¸i cã c¸c ®Çu vμo cïng gi¸ trÞ +MÆt kh¸c nÕu ta dïng 1 TZT ng−îc lμm viÖc ë chÕ ®é b·o hoμ 1 2 3 U1:A 5 6 4 U1:B 4011 C1 1nF R1 1k R2 1k C2 1nF §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 7 Líp: §K – KT§2 -NÕu TZT kho¸ => C =Møc cao = + nguån -NÕu TZT dÉn b·o hoμ => UCE = 0.2V => C = møc cao vμ B = møc thÊp -Ta coi mçi cæng NAND t−¬ng ®−¬ng víi 1 TZT ng−îc I.2.2 M¹ch dao ®éng xung dïng IC 555 a) S¬ ®å nguyªn lý m¹ch dïng IC 555 -M¹ch dao ®éng t¹o xung vu«ng trong 2 tr−êng hîp dïng 2 TZT vμ dïng IC 555 th× m¹ch dïng IC 555 cã nhiÒu −u ®iÓm h¬n v× xung ra vu«ng kh«ng bÞ xÐn, cßn m¹ch dïng 2 TZT th× xung ra bÞ xÐn vμ kh«ng lý t−ëng, h¬n n÷a l¹i cång kÒnh Ýt ®−îc ¸p dông. Q1 NPN R4 DC 7 Q 3 G N D 1 V CC 8 TR2 TH 6 CV5 U1 555C1 104 C2 10uF R1 10k RV1 10k R2 100 D1 LED-RED §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 8 Líp: §K – KT§2 b) S¬ ®å cÊu tróc bªn trong cña IC 555 Ch©n 8:ch©n nguån Ch©n 7:ch©n x¶ Ch©n 6:ch©n thÒm Ch©n 3: out (tÝn hiÖu ra) Ch©n 4: ch©n ®Æt l¹i Ch©n 5: ch©n ®iÒu khiÓn O1,O2:lμ 2 khuyÕch ®¹i opam A1: c¸c TZT switch A2: TZT khuyÕch ®¹i ®¶o C¸c ®iÖn trë R t¹o thμnh mét m¹ng ph©n ¸p sao cho Vi=2/3(+)B vμ Vj=(+)B/3 *S¬ ®å ch©n IC 555 I.3 Khèi ®Õm xung: -¸p dông vμo m¹ch th× khèi ®Õm sÏ ®Õm: + M¹ch ®Õm gi©y. + M¹ch ®Õm phót. + M¹ch ®Õm giê. * Khèi ®Õm: lμ khèi tiÕp nhËn tÝn hiÖu vμ ph©n tÝch tÝn hiÖu. C¸c møc xung hay tÝn hiÖu mμ khèi ®Õm nhËn lμ c¸c møc 0 vμ 1. + M¹ch so s¸nh ®é lín. + M¹ch kiÓm tra ch½n lÎ + M¹ch sè häc – m¹ch céng sè nhÞ ph©n. + Cã thÓ sö dông c¸c vi m¹ch tæ hîp. 2 3 4 5 6 7 8 I j A1 A2 Q1 R 1k Rb 1k Ra 1k S R Q _ Q + O2 + O1 1Gnd2Trg3Out4Rst 5Ctl 6Thr 7Dis 8Vcc IC 555 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 9 Líp: §K – KT§2 1) §Æc ®iÓm m¹ch ®Õm : - §Õm lμ kh¶ n¨ng nhí ®−îc c¸c xung ®Çu vμo, thùc hiÖn thao t¸c ®Õm gäi lμ m¹ch ®Õm. M¹ch ®Õm ®−îc t¹o thμnh tõ sù kÕt hîp cña c¸c Flip-Flop. M¹ch cã mét ®Çu vμo cho xung ®Õm vμ nhiÒu ®Çu ra lμ c¸c ®Çu Q cña c¸c Flip-Flop - Sè nhÞ ph©n cã 2 ch÷ sè 0 vμ 1 ®−îc gäi lμ bit. - Mçi Flip-Flop chØ cã mét ®Çu ra Q còng cã 2 tr¹ng th¸i 0 vμ 1. Cho nªn ®Çu ra Q t−¬ng øng víi 1 bit cña sè nhÞ ph©n. - NÕu ghÐp c¸c Flip-Flop l¹i th× kÕt qu¶ sÏ ®−îc sè nhÞ ph©n cã nhiÒu bit, sè bit b»ng sè Flip-Flop. - §iÒu kiÖn c¬ b¶n ®Ó h×nh thμnh mét m¹ch ®Õm lμ ph¶i cã c¸c tr¹ng th¸i kh¸c nhau mçi khi cã xung ®Õm vμo. - Sè tr¹ng th¸i kh¸c nhau ®ã ®−îc gäi lμ dung l−îng cña m¹ch ®Õm vμ còng ®−îc gäi lμ modul cña m¹ch ®Õm. - Khi ®Õm ®Õn tr¹ng th¸i thø M nÕu cø tiÕp tôc cã xung ®Õm th× m¹ch ®Õm ph¶i tù ®éng trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu vμ ®Õm l¹i. 2) Ph©n lo¹i: * Theo c¸ch ghÐp Flip-Flop c¨n cø vμo sù kh¸c biÖt hÖ sè ®Õm cña bé ®Õm. - M¹ch ®Õm hÖ nhÞ ph©n -M¹ch ®Õm thËp ph©n -M¹ch ®Õm Modul M * Theo chøc n¨ng c¨n cø vμo sù t¸c ®éng xung ®ång bé ®Çu vμo. - M¹ch ®Õm lªn - M¹ch ®Õm xuèng - M¹ch ®Õm vßng * Theo ph−¬ng ph¸p ®−a xung ®Õm theo t×nh huèng thay ®æi tr¹ng th¸i cña c¸c FF. §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 10 Líp: §K – KT§2 - §Õm ®ång bé - §Õm kh«ng ®ång bé. I.4 M¹ch gi¶i m·. -Trªn h×nh tr×nh bμy mét IC gi¶i m· tõ BCD thμnh 7 ®o¹n cña IC TTL 7447. Sè BCD ®−îc gi¶ m· vμ ®Æt vμo ngâ vμo A0 , A1 , A2 ,A3. Khi t¸c ®éng ë møc thÊp th× ®Ìn kiÓm tra (LT) t¸c ®éng tÊt c¶ c¸c ngâ ra (tõ a ®Ðn g), ngâ vµo xo¸(BI) t¹o tÊt c¶ ngâ ra ë møc cao, lμm t¾t c¸c hiÓn thÞ. - Khi t¸c ®éng ë møc thÊp, ngâ vμo xo¸ gîn sãng (RBI) xe xo¸ hiÓn thÞ chØ khi nã møc 0. Khi ngâ vμo RBI t¸c ®éng th× ch©n BI/RBI trë thμnh ngâ vμo xo· gîn sãng vμ giöm xuèng møc thÊp. (Xo¸ cã nghÜa lμ kh«ng g©y cho c¸c ®Ìn LED s¸ng trªn hiÓn thÞ) Bé gi¶i m· TTL 7447 I.5 M¹ch giao tiÕp 1.Dïng cæng ®Öm (Buffer gate). Cæng ®Öm cã t¸c dông cho tÝn hiÖu ®i qua mμ kh«ng hÒ lμm thay ®æi d¹ng sãng cña tÝn hiÖu truyÒn qua nã .Tøc lμ nã thùc hiÖn thuËt to¸n l«gÝc Y=A. Cæng ®Öm dïng trong tr−êng hîp khi ta cÇn mét dßng ®iÖn thóc cho t¶i t−¬ng ®èi lín trÞ sè cña nã v−ît qu¸ kh¶ n¨ng t¶i dßng cña IC l«gÝc th× ta cÇn ph¶i l¾p thªm mét cæng ®Öm n»m trung gian gi÷a IC l«gic vμ t¶i. b. KÝ hiÖu cña cæng ®Öm : so BCD Ngo ra 7 doan kiem tra led Xoa zero Xoa A3 A2 A1 A0 LT RBI g f e d c b a RBO BI/RBO §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 11 Líp: §K – KT§2 YA 2.Dïng phÇn tö giao tiÕp SCR a.Giíi thiÖu vÒ phÇn tö giao tiÕp scr Thiristor SCR: lμ bé n¾n ®iÖn cã ®iÒu chØnh b»ng chÊt b¸n dÉn CÊu t¹o : Thyristor : ®−îc chÕ t¹o tõ bèn líp b¸n dÉn P1 -N1-P2-N2 ®Æt xen kÏ nhau ,gi÷a c¸c líp b¸n dÉn nμy h×nh thμnh lªn c¸c chuyÓn tiÕp P-N lÇn l−ît lμ J1,J2 ,J3 vμ lÊy ra ba ®iÖn cùc lμ A( anot), K(kat«t) vμ cùc khèng chÕ (gate) Nguyªn lý lμm viÖc cña SCR : Bèn líp b¸n dÉn cña SCR cã thÓ chia thμnh hai cÊu tróc transitor lμ P1,N1,P2 ,vμ N1 ,P2,N2 vμ kÝ hiÖu quy −íc cña thyristor Nguyªn lý lμm viÖc vμ ®Æc tuyÕn cña SCR xÐt m¹ch ®iÖn nh− h×nh vÏ . P P N++ A K G N P1 A K G N1 P2 N1 P2 N2 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 12 Líp: §K – KT§2 Tr−êng hîp SCR ph©n cùc ng−îc : Víi Uak <0 (A nèi víi cùc ©m K nèi víi cùc d−¬ng ) SCR lóc nμy coi nh− hai ®ièt ph©n cùc ng−îc m¾c nèi tiÕp (J1,J3) dßng qua SCR chÝnh lμ dßng ng−îc cña §ièt cã gi¸ trÞ rÊt nhá . NÕu t¨ng ®iÖn ¸p ®Õn mét gi¸ trÞ nμo ®ã th× hai tiÕp gi¸p chuyÓn tiÕp J1,J3 lÇn l−ît bÞ ®¸nh thñng theo c¬ chÕ th¸c lò vμ c¬ chÕ Zenner. Dßng ng−îc qua SCR t¨ng ®ét ngét nÕu kh«ng .cã biÖn ph¸p ng¨n chÆn th× dßng ng−îc qua SCR lμm háng SCR. MiÒn ®Æc tuyÕn ng−îc cña SCR tr−íc khi bÞ ®¸nh thñng gäi lμ miÒn ch¾n ng−îc Tr−êng hîp ph©n cùc thuËn víi Uak >0 (A n«Ý víi cùc d−¬ng K nèi víi côc ©m ®Çu tiªn xÐt tr−êng hîp cùc G hë Ig =0 chuyÓn tiÕp J1,J3 lóc nμy ®−îc ph©n cùc thuËn cßn J2 ph©n cùc ng−îc . Khi Uak cßn nhá dßng SCR quyÕt ®Þnh bëi dßng dß ng−îc cña J2. XÐt chung cho c¶ SCR th× dßng ch¹y qua SCR lμ dßng dß thuËn Ifx gi¸ trÞ cña dßng dß thuËn vμ dßng dß ng−îc kho¶ng 100 mA. Khi Uak t¨ng tíi mét gi¸ trÞ xÊp xØ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng , chuyÓn tiÕp J2 . §iÖn ¸p thuËn øng víi gi¸ trÞ nμy gäi lμ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng Ube. Khi ®iÖn ¸p thuËn t¨ng tíi mét gi¸ trÞ nμo ®ã dßng Ic0 trong SCr ®ñ lín dÉn tíi lμm cho Q1,Q2 trong s¬ ®å nh− h×nh vÏ më vμ lËp tøc chuyÓn sang tr¹ng th¸i b·o hoμ SCR më N N P P P N V mA A Rg m Vdc R1 Vcc §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 13 Líp: §K – KT§2 néi trë cña nã gi¶m ®i ®ét ngét ®iÖn ¸p trªn ,hai cùc AK còng gi¶m xuèng ®Õn mét ,gi¸ trÞ Ue gäi lμ ®iÖn ¸p thuËn Ph−¬ng ph¸p chuyÓn SCR tõ khãa sang më b»ng c¸ch t¨ng dÇn Uak gäi lμ kÝch më b»ng ®iÖn ¸p thuËn Tr−êng hîp Ig ≠ 0 dßng Ig do Ugk cung cÊp cïng víi dßng ng−îc vèn cã trong SCR lμ I0 lμm cho Q2 cã thÓ më ngay ®iÖn ¸p Uak nhá h¬n nhiÒu gi¸ trÞ kÝch më lóc Ig = 0. Dßng Ig cμng lín th× Uak cÇn thiÕt t−¬ng øng ®Ó më SCR cμng nhá §iÖn ¸p Ugk ®· cung cÊp mét dßng Ig lín h¬n dßng më cùc tiÓu cña Q2 nh−ng ®iÖn ¸p Uak vÉn ch−a ®ñ lín ®Ó ph©n cùc cho Q1 vμ Q2 th× SCr vÉn ch−a më Ph−¬ng ph¸p më b»ng dßng trªn cùc ®iÒu khiÓn §iÖn ¸p Uak khi SCR më Uf= Ueb1 + Uec2 = Uec1 +Ueb2= 0.7+0.2 =0.9v khi SCR ch−a më gäi lμ miÒn ch¾n thuËn. MiÒn øng SCR d· më gäi lμ miÒn dÉn thuËn . Sau khi c¸c ®iÒu kiÖn kÝch më ®· kÕt thóc. Muèn duy tr× cho SCR lu«n më th× ph¶i d¶m b¶o cho dßng ®iÖn thuËn Ie ph¶i lín h¬n mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh gäi lμ dßng ghim Ih trong qu¸ tr×nh SCr më Ig v·n ®−îc duy tr× th× gi¸ trÞ dßng ghim t−¬ng øng sÏ gi¶m ®i khi Ig t¨ng lªn C¸c tham sè cña SCR Dßng ®iÖn thuËn cùc ®¹i Iamax hay Ifmax ®©y lμ gi¸ trÞ lín nhÊt qua SCR mμ SCR cã thÓ chÞu ®ùng ®−îc liªn tôc ®iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i,lμ ®iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt dÆt lªn SCR mμ SCR kh«ng bÞ ®¸nh thñng kho¶ng 100 ®Õn 1000v Dßng ®iÖn kÝch G cùc tiÓu Ig min lμ dßng cùc ®iÒu khiÓn nhá nhÊt ®Ó më SCR Thêi gian më SCR Tmë thêi gian cÇn thiÕt ®Ó SCR chuyÓn tõ tr¹ng th¸i kho¸ sang tr¹ng th¸i dÉn kho¶ng vμi s §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 14 Líp: §K – KT§2 Thêi gian t¾t Td lμ thêi gian ®Ó SCR ®ãng kho¶ng vμi s I.6. M¹ch hiÓn thÞ: Led lμ ®iode ph¸t ¸nh s¸ng nhÑ ph¸t ra mμu s¾c phô thuéc chÊt b¸n dÉn cÊu t¹o nªn nã ,led cã kh¶ n¨ng gièng silicon th«ng th−êng v× vËy ta cã thÓ dïng thay thÕ cho renl¬.Dßng ®iÖn lμm led b·o hoμ kho¶ng 20mA b¾t ®Çu dÉn 5mA.V× led lμ diode nªn led còng cã tÝnh chØnh l−u. NÕu ta xÕp 7 led l¹i víi nhau thμnh mét khèi cã 4 phÝa ph¶n x¹ ¸nh s¸ng ta t¹o ®−îc led 7 thanh. * CÊu t¹o chung: gåm c¸c diode ph¸t quang ®−îc ®Êu chung c¸c ®Çu anode hoÆc cathode l¹i víi nhau vμ ®−îc s¾p xÕp theo h×nh sè 8. c¸c ®Çu cßn l¹i ®−îc ®−a ra ngoμi lμm c¸c ®Çu vμo. §èi víi lo¹i Cathode chung th× ch©n Cathode nèi xuèng mass (0V), cßn c¸c ch©n a, b, c, d, e, f, g, dp ®iÒu khiÓn sao cho: + NÕu = 0 th× c¸c thanh tèi: NÕu = 1 th× c¸c thanh s¸ng. * ThiÕt kÕ m¹ch. - M¹ch gi¶i m· bao giê còng ®−îc ®Æt sau m¹ch ®Õm nhÞ ph©n vμ ®Æt tr−íc khèi hiÓn thÞ. -C¸c ®Çu vμo lμ m· nhÞ ph©n 4bit cã 6 tæ hîp (1010 -> 1111) kh«ng ®−îc sö dông nh−ng ta cÇn ph¶i nhí ®Ó tèi thiÓu ho¸ hμm Boolean tÝn hiÖu ra cña bé gi¶i m· lμ c¸c bit: a, b, c, d, e, f, g dïng ®Ó kÝch thÝch LED 7 thanh ho¹t ®éng. Cã 2 lo¹i led 7 thanh lμ lo¹i cã: K chung (t¸c ®éng ë møc cao) A chung (t¸c ®éng ë møc thÊp) Led 7 ®o¹n cã h×nh d¹ng nh− h×nh vÏ a H×nh a a b c d e f g . V + D I S P 1 b c d e f g a b c d e f g -V+V a D¹ng Ktèt chungD¹ng Anèt chung T¸c ®éng ë møc thÊp T¸c ®éng ë møc cao §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 15 Líp: §K – KT§2 Gi¶ sö m¹ch t¸c ®éng ë møc logic thÊp ta cã b¶ng chøc n¨ng sau: -Dïng b¶ng Karnough ®Ó tèi thiÓu hμm Boolen d¹ng OR- AND ®èi víi c¸c gi¸ trÞ 0 cña hμm ®Çu ra(hμm ®¶o). Sau ®ã lÊy ®¶ota ®−îc d¹ng NOR-AND ®èi víi gi¸ trÞ cña hμm ®Çu ra nh− sau: a= CACABD +++ b= ABBAC ++ c= ABC ++ d= ABCACBABCD ++++ e= ABAC + g= ABBCBCD +++ f= ABACBCD +++ M¹ch ®iÖn cã d¹ng nh− h×nh vÏ: C¸c ®Çu vμo C¸c ®Çu ra D C B A a b c d e f g TT 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 4 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 5 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 6 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 9 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 16 Líp: §K – KT§2 _ D D _ C C _ B B _ A A D C B A a b c d e f g I.7. Mét sè cæng logic I.7.1. Cæng §¶o (Inverter gate) a. §Þnh nghÜa: Cæng ®¶o cßn gäi lμ cæng not. Nã thùc hiÖn thuËt toμn l«gÝc phñ ®Þnh biÕn sè ë ®Çu vμo tøc lμ Y = A *Cæng §¶o sö dông trong m¹ch t−¬ng øng lμ c¸c IC:4049, 74F04, 74LS04. b. KÝ hiÖu : KÝ hiÖu cæng NOT tr×nh bμy nh− h×nh vÏ cæng not chØ cã mét ®Çu vμo vμ mét ®Çu ra §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 17 Líp: §K – KT§2 YA c.B¶ng sù thËt: Cæng not ho¹t ®éng theo b¶ng ch©n lý trªn d. BiÓu diÔn cæng not b»ng m¹ch ®iÖn vµ m¹ch b¸n dÉn ®¬n gi¶n Uv L1A C e. D¹ng xung cæng NOT: I.7.2. Cæng hoÆc (OR gate). a. §Þnh nghÜa : Cæng hoÆc lμ cæng l«gic c¬ b¶n nã thùc hiÖn phÐp tÝnh tæng c¸c biÕn sè ë ®Çu vμo tøc lμ : Y = A+ B +.+ N Víi A,B.N lμ c¸c biÕn sè ë ®Çu vμo , cßn Y lμ hμm sè hay kÕt qu¶ ®Çu ra. *Cæng OR trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−: 4071, 4072, 74F32, 74LS32. b. KÝ hiÖu : Cæng OR hai ®Çu vμo vμ cæng OR 3 ®Çu vμo ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh vÏ: A Y 0 1 1 0 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 18 Líp: §K – KT§2 Y A B C Y A B Cæng OR hai ®Çu vμo Cæng OR ba ®Çu vμo c. B¶ng sù thËt : d. BiÓu diÔn cæng OR b»ng mét m¹ch ®iÖn thay thÕ ®¬n gi¶n: e. D¹ng xung cña cæng OR: I.7.3. Cæng Vµ (AND gate): a. §Þnh nghÜa : C¸c ®Çu vμo §Çu ra A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 19 Líp: §K – KT§2 Cæng and lμ cæng l«gÝc c¬ b¶n nã thùc hiÖn phÐp tÝnh l«gÝc cña c¸c biÕn sè ë ®Çu vμo tøc lμ Y= A.B.N Víi A,B..N lμ c¸c biÕn sè ®Çu vμo,Y lμ ®Çu ra Mét cæng AND cã thÓ cã nhiÒu ®Çu vμo nh−ng th«ng th−êng nã chØ cã tõ 2 ®Õn 3 ®Çu vμo . *Cæng AND trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−:4081, 74F08, 74LS08,4073, 74F11,74LS11. b. KÝ hiÖu : Cæng AND cã 2 ®Çu vμo vμ 3 ®Çu vμo cã kÝ hiÖu nh− h×nh vÏ : Y A B C Y A B Cæng AND 2 ®Çu vμo Cæng AND 3 ®Çu vμo c. B¶ng ch©n lý: d. BiÓu diÔn cæng and b»ng m¹ch ®iÖn, b¸n dÉn ®¬n gi¶n : BiÓu diÔn b»ng m¹ch ®iÖn ®¬n gi¶n vμ BiÓu dÔn b»ng m¹ch b¸n dÉn ®¬n gi¶n A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Y = A.B Ur VccVcc A B R1 DB DA §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 20 Líp: §K – KT§2 Y A B e)D¹ng xung cña cæng AND: D¹ng sãng cña cæng and ®−îc thÓ hiÖn nh− h×nh vÏ. Ta cã thÓ biÓu diÔn d¹ng sãng cña cæng and nh− h×nh trªn víi A,B lμ d¹ng sãng ®Çu vμo cßn Y lμ d¹ng sãng ®Çu ra. ChØ khi nμo 2 ®Çu vμo A,B ë møc cao th× ®Çu ra Y míi ë møc cao. I.7.4. Cæng Vµ §¶o(NAND gate): a. §Þnh nghÜa : Cæng nand lμ mét cæng l«gÝc c¬ b¶n nã thùc hiÖn thuËt to¸n phñ ®Þnh tÝch l«gÝc c¸c biÕn sè ®Çu vμo tøc lμ : Y= .A B *Cæng NAND trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−: 4011, 4093, 74F00,74F132,74F37, 74LS00, 74LS132, 74LS37, 4023,74F10... b. KÝ hiÖu: Cæng NAND cã thÓ cã 2 hay nhiÒu ®Çu vμo c. B¶ng sù thËt: A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 21 Líp: §K – KT§2 d. BiÓu diÔn b»ng m¹ch ®iÖn vµ m¹ch b¸n dÉn ®¬n gi¶n: e. D¹ng xung cña cæng NAND : I.7.5. Cæng HoÆc §¶o(NOR gate) a. §Þnh nghÜa : Cæng NOR lμ mét cæng l«gÝc c¬ b¶n nã thùc hiÖn thuËt to¸n phñ ®Þnh tæng l«gÝc c¸c biÕn sè ë ®Çu vμo .Tøc lμ Y= b. KÝ hiÖu : Y A B Cæng NOR cã thÓ cã 2 hoÆc nhiÒu ®Çu vμo 1 1 0 C Uv B A L1 Q2 NPN Rc Rb Ur VccVcc A B R1 DB DA §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 22 Líp: §K – KT§2 *Cæng NOR trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−: 4071, 7428, 74F02, 74LS02, 4002. c. B¶ng sù thËt A B Y 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 Cæng NOR 2 ®Çu vμo hoat déng theo b¶ng ch©n lý trªn chØ khi nμo c¶ hai ®Çu vμo ë møc thÊp trh× ®Çu ra míi ë møc caåcn l¹i tÊt c¶ c¸c tr−êng hîp cßn l¹i th× ®Çu ra ®Òu ë møc thÊp d. BiÓu diÔn cæng NOR b»ng mét m¹ch ®iÖn vµ mét mach b¸n dÉn ®¬n gi¶n CÇn chó ý tô C trong m¹ch ®iÖn dïng ®Ó chèng ng¾n m¹ch nguån 220v AC ®Çu vμo khi c¸c c«ng t¾c A,B ®Òu ë tr¹ng th¸i ®ãng. M¹ch b¸n dÉn thÓ hiÖn sù ho¹t ®éng cña cæng NOR nh− h×nh vÏ . ChØ khi nμo 2 ®Çu vμo ë møc thÊp th× ®Çu ra míi ë møc cao cßn lai c¸c tr−êng hîp kh¸c th× ®Çu ra ®Òu ë møc thÊp C Uv BA L1 Q2 NPN Rc Rb Ur VccVcc A B R1 DB DA §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 23 Líp: §K – KT§2 e. D¹ng xung cña cæng NOR: I.7.6. Cæng HoÆc lo¹i trõ( EXOR gate) a. §Þnh nghÜa : Cæng EXOR lμ mét lo¹i cæng l«gÝc mμ nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn thuËt to¸n céng l«gÝc kh¸c dÊu c¸c biÕn sè ë ®Çu vμo : tøc lμ Y= A B *Cæng EXOR trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−:4030, 4070, 74LS136, 74F86, 74LS386. b. KÝ hiÖu: Y A B c. B¶ng ch©n lý : A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Cæng EXOR ho¹t ®éng theo b¶ng ch©n lý trªn . d. BiÓu diÔn sù ho¹t ®éng cña cæng EXOR b»ng mét m¹ch l«gÝc ®¬n gi¶n: Y B A §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 24 Líp: §K – KT§2 e. D¹ng xung cña cæng EXOR: I.7.7. Cæng lo¹i trõ NOR (EXNOR GATE): a. §Þnh nghÜa : Cæng NOR lμ 1 l;o¹i cæng l«gÝc nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn thuËt to¸n phñ ®Þnh tÝch l«gÝc lo¹i trõ cña biÕn sè ®Çu vμo : tøc lμ Y= *Cæng EXNOR trong m¹ch sè gåm c¸c IC nh−: 4077, 74LS266 b. KÝ hiÖu : Y A B c. B¶ng ch©n lý : B¶ng ch©n lý cña cæng lo¹i trõ NOR ®−îc x©y dùng nh− h×nh vÏ . Khi c¶ hai ®Çu vμo ë møc cao hoÆc ë møc thÊp th× ®Çu ra cã møc cao , cßn khi mét trong hai ®Çu vμo ë møc thÊp hoÆc ë møc cao th× ®Çu ra ë møc thÊp. A B Y 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 d. BiÓu diÔn cæng NOR lo¹i trõ b»ng m¹ch ®iÖn l«gÝc : Y B A e. D¹ng xung cña cæng lo¹i trõ NOR: §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 25 Líp: §K – KT§2 I.7.8. Cæng ®Öm (Buffer gate). a. §Þnh nghÜa : Cæng ®Öm cã t¸c dông cho tÝn hiÖu ®i qua mμ kh«ng hÒ lμm thay ®æi d¹ng sãng cña tÝn hiÖu truyÒn qua nã .Tøc lμ nã thùc hiÖn thuËt to¸n l«gÝc Y=A. Cæng ®Öm dïng trong tr−êng hîp khi ta cÇn mét dßng ®iÖn thóc cho t¶i t−¬ng ®èi lín tri sè cña nã v−ît qu¸ kh¶ n¨ng t¶i dßng cña IC l«gÝc th× ta cÇn ph¶i l¾p thªm mét cæng ®Öm n»m trung gian gi÷a ic l«gic vμ t¶i. b. KÝ hiÖu cña cæng ®Öm : YA c. B¶ng ch©n lý : Cæng ®Öm ho¹t ®éng theo b¶ng ch©n lý trªn khi ®Çu vμo b»ng 1 th× ®Çu ra b»ng 1 vμ khi ®Çu vμo b»ng 0 th× ®Çu ra còng b»ng 0 d. BiÓu diÔn cæng ®Öm b»ng m¹ch b¸n dÉn ®¬n gi¶n : A Y 0 0 1 1 Vcc A Y Q1 R3 R2 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 26 Líp: §K – KT§2 e. D¹ng xung cña cæng ®Öm : D¹ng sãng cña A vμ Y lu«n lu«n ®ång pha víi nhau I.8.Mét sè Flip – Flop: I.8.1. Flip-Flop RS . *FLIP FLOP RS t−¬ng øng IC sè gåm: SRFF. I.8.1.1.M¹ch FF c¬ b¶n cã cÊu tróc lµ c¸c cæng NAND KÝ hiÖu cña FF kiÓu RS dïng cæng NAND hai ®Çu vμo Víi S,R lμ hai ®Çu vμo (S=set , R= reset) Q , Q lμ hai ®Çu ra(Qlμ ®¶o cña Q,nÕu Q=1 th× Q=0 vμ ng−îc l¹i). Q Q S R 1 2 1 2 a. S¬ ®å cÊu tróc : S¬ ®å cÊu tróc cña FF kiÓu RS dïng c¸c cænh NAND hai ®Çu vμo tõ s¬ ®å cÊu tróc ta cã : R gåm R1vμ R2 víi R2= Q S gåm S1 vμ S2 víi S2=Q b. B¶ng ch©n lý : §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 27 Líp: §K – KT§2 S R Q Q 0 0 Q Q 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 CÊm B¶ng ch©n lý cña FF kiÓu RS cã cÊu tróc RS lμ ®Çu vμo Qn, Qn lμ nh÷ng tr¹ng th¸i ®Çu ra ë thêi ®iÓm hiÖn t¹i Q0, Q0 lμ c¸c tr¹ng th¸i cña c¸c ®Çu ra ë thêi ®iÓm tr−íc I.8.1.2.Flip-Flop RS t¸c ®éng bëi xung ®ång bé a M¹ch ®iÖn thÓ hiÖn Xung ®ång bé lý t−ëng ®−îc biÓu diÔn S R Ck Q X tuú ý X tuú ý 0 S,R kh«ng ¶nh h−ëng tr¹ng th¸i ®Çu ra 0 0 1 Q0 tr¹ng th¸i tr−íc ®ã 0 1 1 0 1 0 1 1 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 28 Líp: §K – KT§2 B¶ng tr¹ng th¸i : C¨n cø b¶ng ch©n lý ta thÊy khi xung ck ë møc thÊp th× hai cæng NAND ë ®Çu vμo bÞ kho¸ bëi vËy c¶ hai tÝn hiÖu ë hai ®Çu vμo S vμ R kh«ng ®−îc truyÒn tíi ®Çu ra . Khi Ck ë møc cao th× hai cæng NAND ë ®Çu vμo ®−îc më ra. I.8.2. Flip-Flop JK a.S¬ ®å cÊu tróc cña FF JK : C¸c FF kiÓu RS cã ®iÓm kh«ng thuËn tiÖn lμ khi R=S=1 hoÆc R=S=0 th× c¸c ®Çu ra r¬i vμo tr¹ng th¸i bÊt æn c¶ Q vμ t¹m thêi ë cïng mét tr¹ng th¸i Bëi vËy ng−êi ta kh¾c phôc b»ng c¸ch ®−a thªm 2 m¹ch AND ë ®Çu vμo R vμ S *FLIP FLOP JK t−¬ng øng IC sè gåm:4027 b. B¶ng tr¹ng th¸i cña FLIP-FLOP JK: 1 1 1 CÊm CK J K Q 0 0 Q0 0 1 0 1 0 1 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 29 Líp: §K – KT§2 c. Gi¶n ®å xung cña FLIP-FLOP JK : I.8.3. Flip-Flop D §−îc thiÕt kÕ tõ c¸c FF RS (hoÆc tõ c¸c FF JK) b»ng c¸ch nèi 1 cæng ®¶o tõ R qua S (hoÆc tõ J qua K) mμ ta gäi lμ c¸c ngâ vμo D *FLIP FLOP D t−¬ng øng IC sè gåm: 4013 b. B¶ng tr¹ng th¸i cña FLIP-FLOP D: CK D Q Q 1 1 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 30 Líp: §K – KT§2 J K O cã x x 0Q 0Q ↑↓ 0 1 0 1 ↑↓ 1 0 1 0 Cô thÓ: FF D:mçi khi co xung Ck t¸c ®éng tÝn hiÖu ngâ vμo sÏ xuÊt hiÖn ë ngâ ra c.Gi¶n ®å xung cña FLIP-FLOP D I.8.4. Flip-FlopT Nèi chung 2 ngâ vμo cña J,K cua FF JK ta ®îc FF T TÝnh chÊt cña FF T ®îc thÓ hiÖn qua b¶ng tr¹ng th¸i sau: D CK J K Q Q O cã x x 0Q 0Q ↑↓ 0 0 0Q 0Q ↑↓ 1 1 0Q 0Q - Khi T=0, FF kh«ng ®æi tr¹ng th¸i dï cã t¸c ®éng cña xung Ck §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 31 Líp: §K – KT§2 - Khi T=1, FF ®æi tr¹ng th¸i mçi khi cã xung Ck t¸c ®é . Gi¶n ®å xung cña FLIP-FLOP T: CH¦¥NG II . thiÕt kÕ m¹ch II.1 s¬ ®å khèi : §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 32 Líp: §K – KT§2 *) T¸c dông tõng khèi: - Nguån DC 5 V lÊy tõ nguån xoay chiÒu 220 V qua n¾n , läc, æn ¸p t¹o ra nguån 1 chiÒu 5 V ®−a ®Õn c¸c kh«i t¹o xung CK, bé ®Õm, gi¶i m·, hiÓn thÞ led 7 ®o¹n . Nguån 12 V DC cÊp cho r¬le hiÓn thÞ ra chu«ng . -T¹o xung CK: T¹o ra dao ®éng xung ®−a ®Õn bé ®Õm . -Bé ®Õm xung CK : khèng chÕ cho ®óng yªu cÇu ®Ò bμi vμ ®−a ®Õn phÇn gi¶i m· . - Gi¶i m· :NhËn c¸c xung ®· ®−îc khèng chÕ tõ bé ®Õm ®−a ®Õn, gi¶i m· xung vμ giao tݪp víi led . -HiÓn thÞ : NhËn c¸c tÝn hiÖu tõ khèi gi¶i m· ®Ó hiÓn thÞ ra c¸c sè ®Õm ®ång thêi ®−a ra chu«ng ®Ó hiÓn thÞ theo yªu cÇu ®Ò ra. Khèi nguån Khèi hiÓn thÞ Khèi t¹o xung chuÈn Khèi bé ®Õm thêi gian Khèi thiÕt lËp ®Çu vμo R¬ le Chu«ng Nguån 12V ~ 220V/50Hz §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 33 Líp: §K – KT§2 II.2 tÝnh to¸n C¸c m¹ch cÇn thiÕt kÕ II.2.1. TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn nguån cÊp II.2.1.1. TÝnh m¸y biÕn ¸p: Theo s¬ ®å thiÕt kÕ m¹ch tù ®éng b¸o giê häc th× dßng ra kho¶ng 2,5A. VËy em chän dßng ra cña m¸y biÕn ¸p lμ 3A vμ ®iÖn ¸p ra trªn cuén thø cÊp sÏ lμ 12V. NghÜa lμ: U1=220V ; U2=12V ;I2=3A TÝnh I1 : ¸p dông c«ng thøc : 2 1 U U = 1 2 I I => I1= 1 2 U U .I2 VËy I1= A164,0220 3.12 = TÝnh c«ng suÊt biÕn ¸p: P2=U2.I2=12.3=36(W) P1=1,1P2=1,1.36=39,6(W) TÝnh Shh=1,25 P1 =1,25 6,39 =7,87 TÝnh Sts=0,9.Shh=0,9.7,87=7,083 TÝnh sè vßng/vol: n= tsB.S k Chän K= 45 B=1 VËy n= 1.7,92 45 =6,3 (vong/vol) Sè vßng s¬ cÊp: W1=220.6,3=1386 vßng Sè vßng thø cÊp: W2=12.6,3=75,6vßng ≈76 vßng TÝnh ®−êng kÝnh d©y: Tõ c«ng thøc : S= J I (th−êng chän . J =2,53) Ta chän . J =2,5 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 34 Líp: §K – KT§2 Mμ S=θ π .R2 = π 4 d 2 => d= ∏ 4s tÝnh θ 1: S1= J I1 = 2,5 0,164 =0,0656 => d1= ∏ 14.S = ∏ 4.0,082 =0,289 TÝnhθ 2 S2= J I2 = 2,5 3 =1,2 => d2= ∏ 4.1,2 = 1,52 tÝnh a,b: cã Shh=7,87 chän a=2,4 cm =>b= 2,4 7,87 = 3,3 cm VËy m¸y biÕn ¸p chän lμ: Shh= 2,4.3,4 Cuén s¬ cÊp: θ 1=0,3; W1=1386 vßng Cuén thø cÊp: θ 2=1,5; W2=76 vßng U1=220V I1= 0,164A U2=12V I2=3A II.2.1.2. C¸c m¹ch chØnh l−u 1 pha : II.2.1.2.1. M¹ch chØnh l−u 2 nöa chu kú: a) M¹ch ®iÖn: §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 35 Líp: §K – KT§2 thø cÊp biÕn ¸p TR gåm 2 nöa ®èi xøng do vËy ®iÖn ¸p U21 vμ U22 cã biªn ®é b»ng nhau vμ ng−îc pha (U21m=U22m=U2m) D1, D2 lμ 2 diode chØnh l−u. b) Nguyªn lÝ lµm viÖc: Gi¶ sö ë 1/2 chu k× ®Çu thø cÊp biÕn ¸p cã chiÒu d−¬ng trªn, ©m d−íi lμm D1 dÉn, D2 kho¸ cã dßng qua t¶i Id1. +U21 →D1 →Rt → -U21. ë 1/2 chu k× sau ®iÖn ¸p ë thø cÊp biÕn ¸p cã chiÒu ©m trªn, d−¬ng d−íi lμm D2 dÉn, D1 kho¸ cã dßng qua t¶i Id2. +U22 → D2 → Rt → -U22. * Nh− vËy c¶ trong 2 nöa chu kú cña ®iÖn ¸p vμo D1 vμ D2 thay nhau dÉn, dßng qua t¶i theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. M¹ch nμy cã s¬ ®å phøc t¹p h¬n nh−ng cã ®iÖn ¸p trung b×nh vμ dßng ®iÖn trung b×nh trªn t¶i lín gÊp 2 lÇn s¬ ®å 1/2 chu k×. Tuy nhiªn biÕn ¸p cã cÊu t¹o phøc t¹p h¬n, dïng nhiÒu diode h¬n, dßng ®iÖn qua t¶i vÉn nhÊp nh« lín. II.2.1.2.2. M¹ch chØnh l−u cÇu: a) M¹ch ®iÖn : M¹ch chØnh l−u dïng 4 diode D1, D2, D3, D4 BiÕn ¸p nguån kh«ng cã ®iÓm gi÷a. U1 U2 T4 Rt It D1 D2 D3 D4 Ut §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 36 Líp: §K – KT§2 b) Nguyªn lÝ lµm viÖc : ë 1/2 chu k× ®Çu cña ®iÖn ¸p vμo, U2 cã chiÒu d−¬ng trªn, ©m d−íi lμm D1, D3 dÉn; D2, D4 kho¸ cã dßng qua t¶i. +U2 → D1 → Rt → D3 → -U2 ë 1/2 chu k× sau cña ®iÖn ¸p vμo, U2 cã chiÒu ©m trªn, d−¬ng d−íi lμm cho D1, D3 kho¸; D2, D4 dÉn cã dßng qua t¶i. +U2 → D2 → Rt → D4 → -U2 Nh− vËy trong mçi nöa chu k× cã 2 diode dÉn dßng qua t¶i xuÊt hiÖn trong c¶ 2 nöa chu k× vμ ®i theo 1 chiÒu nhÊt ®Þnh (minh ho¹ trªn gi¶n ®å thêi gian). c) TÝnh to¸n: - Cã ®iÖn ¸p s¬ cÊp lμ 220V ®iÖn ¸p s¬ cÊp ®Ønh b»ng: VP1= 220. 2 = 311V Cuén d©y s¬ cÊp cã W1= 1386 vßng. Cuén d©y thø cÊp W2= 76 vßng. tØ sè 2 1 W W = 76 1386 ≈ 1 17 ®iÖn ¸p ®Ønh thø cÊp b»ng : VP2= 17 311=18,2V. Do ®iÖn ¸p cÊp toμn sãng ®−îc sö dông ®Ó diode dÉn ®iÖn trong m¹ch nèi tiÕp víi ®iÖn trë phô t¶i, ®iÖn ¸p phô t¶i cã gi¸ trÞ ®Ønh lμ 18,2V. D¹ng tÝn hiÖu lμ ®ång nhÊt víi bé n¾n toμn sãng. Do ®ã tÇn sè cña tÝn hiÖu ®−îc n¾n b»ng 100Hz. Tõ ®Þnh luËt ¤m, dßng t¶i lμ tÝn hiÖu toμn sãng víi gi¸ trÞ ®Ønh IP= 3A. U2 7 t 2 3 nU 7 t U ngm 2 3 3D1 D, dÉn kho¸3D1 D, 2D D, dÉn4 U t 7 t 2 3 21U U2 n 0U §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 37 Líp: §K – KT§2 Cã 2 diode dÉn ®iÖn trong m¹ch nèi tiÕp víi ®iÖn trë t¶i trong suèt nöa chu k×, do ®ã chóng ta ph¶i trõ sôt ¸p trªn 2 diode. Cã nghÜa lμ ®iÖn ¸p ®Ønh b»ng : VP= 18,2- 2.0,7= 16,8V≈17V. §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i : U0= Π 1 td t.sin.U 0 2m ωω∫Π = Π mU 2.2 = 2.22 UΠ U0=0,9. U2= 0,9. 12= 10,8V≈11V Dßng ®iÖn trung b×nh trªn t¶i: I0= Π mI 2. = tI. 2.2 Π = 0,9. It= 0,9. 3= 2,7A. Dßng ®iÖn lín nhÊt qua diode: I0max= It m= 2 Π . I0= 2 14,3 . 2,7= 4,239A. §iÖn ¸p ng−îc lín nhÊt: Ungmax= U2m= 2 Π . U0= 2 14,3 . 10,8= 16,9V≈17V. II.2.1.3. Läc b»ng tô ®iÖn : a. M¹ch ®iÖn : U=Vp=17V + C D1 D2 D3 D4 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 38 Líp: §K – KT§2 b, Nguyªn lÝ vµ tÝnh to¸n : Khi kh«ng cã tô läc, ®iÖn ¸p trªn t¶i cã ®é nhÊp nh« lín (®−êng h×nh sin ®øt nÐt trªn ®å thÞ) Kp = tRC.. 2 ω = tRCf ..2 2 Π Tõ c«ng thøc ta thÊy, muèn Kp nhá ph¶i chän tô C cã gi¸ trÞ lín. Møc tèi thiÓu cña ®iÖn ¸p ra : U0min. Møc tèi ®a cña ®iÖn ¸p ra : U0max. U t t 2 t1 t T 2 T 0 90 Uomin Uomax Ugs Thêi gian tô phãng ®iÖn: t1= 4 T + θ Thêi gian tô n¹p ®iÖn: t2 = 4 T - θ ( 4 T øng víi 900 hay 1/4 chu k×) Do vËy U0min= U0max. sin θ hay θ = arcsin 0max 0min U U (1) Víi dßng t¶i Rt coi nh− kh«ng ®æi th× It= C. dt dUgs §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 39 Líp: §K – KT§2 => C= gs 1 U .I tt (2) Trong ®ã Ugs lμ ®iÖn ¸p gîn sãng. Chän ®iÖn ¸p gîn sãng cã gi¸ trÞ: Ugs= 10%U0 => Ugs= 100 17.10 = 1,7 (V). Do vËy U0min= 17- 0,85= 16,15 (V). U0max= 17+ 0,85= 17,85 (V). Ta x¸c ®Þnh gãc θ tõ c«ng thøc (1): θ= arcsin 0max 0min U U = arcsin 17,85 16,15 = 64,790 ≈ 650 Chu k× cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu trªn thø cÊp T= f 1 víi f= 100Hz. Ta cã: T= f 1 = 100 1 = 10ms (b»ng thêi gian t−¬ng øng víi 3600) VËy thêi gian t−¬ng øng víi 900 lμ 4 T , do ®ã t1 ®−îc x¸c ®Þnh bëi : t1= 0360 10 . (900+650) = 4,3ms= 0,0043s. tõ biÓu thøc (2) ta cã : C= gs 1 U .I tt = 7,1 0043,0.5,2 = 6323,53μF vËy chän tô tiªu chuÈn lμ 6500 μF /35V. §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 40 Líp: §K – KT§2 II.2.1.4. M¹ch æn ¸p bï dïng 2TZT kh¸c lo¹i. a) M¹ch ®iÖn : Dz Q2 Q1 + C2 + C1 Rt R4 R3 R2 R1 Trong m¹ch, ®iÖn trë R1 lμ ®iÖn trë khëi ®éng cho m¹ch, khi b¾t ®Çu cÊp nguån, R1 lÊy nguån Uv cÊp cho cÇu ph©n ¸p ®Ó ph©n cùc cho Q1 dÉn. Khi Q1dÉn sÏ ®iÒu khiÓn Q2 dÉn. §iÖn trë R2 cïng víi Dz t¹o thμnh m¹ch æn ¸p tham sè, nh−ng trong m¹ch nμy R2 ®−îc m¾c ë cùc E cña Q1 Transistor ®iÒu chØnh Q2 cïng lo¹i PNP. §iÖn ¸p ra ®ùoc tÝnh nh− sau: Ur=(Uz-0,6). 3 43 R RR + b) Nguyªn lÝ æn ¸p Gi¶ sö khi Uv t¨ng, lμm cho Ur t¨ng do ®iÖn ¸p trªn Dz cè ®Þnh nªn toμn bé sù t¨ng ®iÖn ¸p ®Æt lªn R2 cã nghÜa lμ cùc E cña Q1(UEQ1) t¨ng nhanh hon do ®ã ®iÖn ¸p UBEQ1 gi¶m ®i, Q1 dÉn yÕu ®i, dßng Ic1gi¶m do ®ã r¬i trªn Rt gi¶m còng cã nghÜa lμ UBEQ2 gi¶m, Q2 dÉn yÕu ®i, UCEQ2 t¨ng lμm cho ®iÖn ¸p ra kh«ng t¨ng. Khi dßng t¶i nhá dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ra t¨ng lªn qu¸ tr×nh x¶y ra t−¬ng tù. Khi ®iÖn ¸p ®Çu vμo gi¶m hoÆc dßng t¶i t¨ng, dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ra gi¶m, qu¸ tr×nh x¶y ra ng−îc l¹i dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ra kh«ng gi¶m. §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 41 Líp: §K – KT§2 II.2. 1.5. æn ¸p II.2.1.6.1. æn ¸p bï tuyÕn tÝnh dïng IC æn ¸p. a) Kh¸i niÖm. §Ó thu nhá kÝch th−íc còng nh− chuÈn ho¸ c¸c tham sè cña c¸c bé æn ¸p 1 chiÒu kiÓu bï tuyÕn tÝnh, ng−êi ta chÕ t¹o chóng d−íi d¹ng vi m¹ch. Do vËy thuËn tiÖn cho viÖc sö dông. IC æn ¸p cã dßng ra kho¶ng 100mA ®Õn vμi A thËm chÝ vμi chôc A, ®iÖn ¸p cã thÓ cè ®Þnh hoÆc ®iÒu chØnh ®−îc. C«ng suÊt tiªu t¸n vμi W ®Õn vμi chôc W. Khi sö dông ph¶i tra cøu sæ tay ®Ó biÕt c¸c tham sè vμ s¬ ®å bè trÝ ch©n IC . C¸c æn ¸p th«ng dông hiÖn nay lμ LM105, LM309, LM317, 78XX, 79XX C¸c IC æn ¸p ®−îc cÊu tróc bao gåm c¸c khèi t¹o ®iÖn ¸p chuÈn l¸y mÉu, khuÕch ®¹i so s¸nh, phÇn tö ®iÒu chØnh, b¶o vÖ qu¸ t¶i. b) S¬ ®å ch©n vµ cÊu tróc cña IC æn ¸p(78XX, 79XX). * S¬ ®å ch©n IC 7805 : 7805 1IN 2 COM 3OUT Ch©n 1 : Nguån vμo Ch©n 3 : Nguån ra Ch©n 2 : Nèi mass IC æn ¸p 7805 cã dßng ra kho¶ng 100mA ®Õn vμi chôc A, ®iÖn ¸p ra cè ®Þnh lμ +5V. C«ng suÊt tiªu t¸n vμi W ®Õn vμi chôc W. * S¬ ®å cÊu tróc IC7805 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 42 Líp: §K – KT§2 Q 1 2 3 4 5 0R Dz Vr Q Dz R R R R 1 2 1 2 R Q3 Q4 Q5 1 2 3 4 Uv Ur Víi lo¹i cã 3 ch©n ra (vÝ dô hä 78, 79) ®iÖn trë R1, R2 ®−îc ®Êu bªn trong IC ®iÖn ¸p ra cã trÞ sè cè ®Þnh . Víi lo¹i cã 4 ch©n, ch©n sè 4 ®−îc bá trèng khi ®ã cã thÓ ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra t¶i ë ch©n 2 theo c«ng thøc: Ur=Uch(1+ 2 1 R R ) víi Uch=UDZ1 §Ó b¶o vÖ IC ng−êi ta th× ng−êi ta thiÕt kÕ hai m¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p vμ b¶o vÖ qu¸ dßng. R3,R4vμ Q3 t¹o thμnh m¹ch b¶o vÖ qu¸ dßng nÕu dßng t¶i lín UR3 lín Q3 më h¹n chÕ dßng vμo cùc BQ4. Khi ®iÖn ¸p vμo qu¸ lín hoÆc do chËp t¶i lμm ®iÖn ¸p ra qu¸ nhá dÉn ®Õn: Uv-Ur>Ut2 Dz th«ng cã dßng qua R5, R4, R3 lμm cho Q3 më (ngay khi dßng qua R3 ch−a ®¹t tíi gi¸ trÞ max, do ®ã b¶o vÖ ®−îc Q5 kh«ng qu¸ nhiÖt.) c) S¬ ®å æn ¸p cã ®iÖn ¸p ra cè ®Þnh dïng IC 78xx ,79xx. - hä 78xx cho ra ®iÖn ¸p æn ®Þnh cã cùc tÝnh d−¬ng ,®iÖn ¸p ®−îc chØ thÞ b»ng 2 sè cuèi. §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 43 Líp: §K – KT§2 vÝ dô: Aμ 7805 ®iÖn ¸p +5v μ A 7812 ®iÖn ¸p +12v -Hä 79xx cho ra ®iÖn ¸p æn ®Þnh cã cùc tÝnh ©m ,®iÖn ¸p ®−îc chØ thÞ b»ng 2 sè cuèi vÝ dô: μ A 7905 ®iÖn ¸p -5v μ A 7912 ®iÖn ¸p -12v -s¬ ®å æn ¸p dïng 78,79 (h×nh a,b) (a) (b) Trong tr−êng hîp cÇn cã ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p æn ®Þnh cña IC cã thÓ sö dông s¬ ®å (h×nh c). Ur= U0+Uz. - §Ó cã ®iÖn ¸p ra ®èi xøng (nguån ± ) dïng s¬ ®å h×nh e. +Ur +5v -Ur -5v U1 -(+) +(-) U21 U22 D1 D2D3 D4 + C2 + C1 IN COM OUT 79L05 IN COM OUT 78L05 Rt2 Rt1 (e) d) S¬ ®å æn ¸p dïng IC cã ®iÖn ¸p ra ®iÒu chØnh ®−îc - IC LM317 cho ®iÖn ¸p ra tõ 1,25÷25V, dßng ra 1,5A (ph¶i cã to¶ nhiÖt). - §iÖn ¸p ra ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: Ur=1,25.(1+ R VR ) - IC cã b¶o vÖ qu¸ t¶i 32 1 -Uv (7-35v) 2 31 +Uv (7-35v) (+5v) Ur(-5v)Ur 0.1uF 0.1uF IN COM OUT 79L05 IN COM OUT 78L05 (a) (b) §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 44 Líp: §K – KT§2 III.1.5.2. æn ¸p xung: a) Nguyªn lÝ æn ¸p xung: Th«ng th−êng gi÷ nguyªn T vμ thay ®æi ®é réng xung tx ®Ó thùc hiÖn nguyªn lÝ trªn ta thay kho¸ K b»ng transistor, viÖc ®iÒu khiÓn ®ãng më transistor ®−îc thùc hiÖn b»ng xung ®iÒu khiÓn ( h×nh vÏ a) Transistor Q lμm viÖc nh− 1 kho¸ ng¾t më tÇn sè kho¶ng (15KHz ®Õn 50KHz) do bé t¹o xung nhÞp cña phÇn tö ®iÒu khiÓn t¹o ra. §Ó ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh phÇn tö ®iÒu khiÓn thùc hiÖn viÖc so s¸nh ®iÖn ¸p ®Çu ra víi ®iÖn ¸p mÉu, sù sai lÖch ®−îc bé khuÕch ®¹i K khuÕch ®¹i ®−a ®Õn khèng chÕ khèi t¹o xung ®iÒu khiÓn lμm cho ®é réng xung ®iÒu khiÓn thay ®æi. Do ®ã khèng chÕ thêi gian më cña transistor Q. +) Tô C vμ cuén c¶m L cung cÊp n¨ng l−îng cho t¶i trong thêi gian Q kho¸. Diode D b¶o vÖ Q khái qu¸ t¶i khi dßng L gi¶m ®ét ngét * C¸c bé æn ¸p xung cã −u ®iÓm: +) Cã kÝch thuíc gän nhÑ, do lμm viÖc tÇn sè cao nªn tô läc kh«ng cÇn lín. +) HiÖu suÊt cao v× tæn hao trªn Q nhá. Uv CD T¹o xung ®iÒu khiÓn So s¸nh T¹o xung nhÞp U chuÈn K Q L Ur PhÇn tö ®iÒu khiÓn §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 45 Líp: §K – KT§2 +) Cã thÓ æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra khi ®iÖn ¸p vμo thay ®æi trong ph¹m vi réng. III.1.5.3. S¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch nguån (cung cÊp 5V vµ 12V) 0,2A 17V 3A 0,1uF AC 12V AC 220V D1 D2D3 D4 12V 5V 2A R1 33k 1IN 2 COM 3OUT 78M05 + C4 330uF C3 C2 104 + C1 10000uF R 2,7k Theo c¸ch tÝnh to¸n vμ chän m¹ch ë trªn ta cã thÓ chän c¸c trÞ sè m¹ch nguån nh− sau: a) BiÕn ¸p: Cã Shh=2,4.3,3 S¬ cÊp: 1θ =0,3 ; W1=1386 vßng Thø cÊp: 2θ =1,5 W2=76 vßng b) ChØnh l−u: Chän lo¹i diode cã dßng qua lín kho¶ng 3÷6 A nh− KBPC1005 cã Vmax=50V; Imax=3A hoÆc diode KBPC6005 cã Vmax=50V; Imax=6A. *Läc: Chän c¸c tô läc nh− sau: C1=10000uF; C2=104 C3=0,1uF ; C4=330uF÷470uF §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 46 Líp: §K – KT§2 c) æn ¸p: Ta thÊy tæng dßng c¸c m¹ch sö dông nguån +5v lμ nhë h¬n nhiÒu so víi 200mA do ®ã ®Ó t¹o ra nguån +5v ta cÇn sö dông phÇn tö æn ¸p lμ IC 78M05 cã: Im·x= 0,2A ; Vin=7÷20v .Trë h¹n dßng kho¶ng: Cã U=17V; I gi¶m kho¶ng 0,5A , do ®ã R1= I U = 0,5 17 =34kΩ . VËy chän trë R1=33kΩ Nguån +12v ;2A dïng ®Ó cung cÊp cho R¬le b¸o chu«ng nªn cÇn trë h¹ ¸p kho¶ng: Cã U=17V; dßng qua lμ 2A; cÇn h¹ ®iÖn ¸p xuèng cßn 12V. Do ®ã R= I U = 2A 5V =2,5kΩ . VËy chän trë R kho¶ng 2,7kΩ . Trªn ®©y chØ lμ nh÷ng tÝnh to¸n s¬ bé ®Ó cã h−íng chän linh kiÖn khi l¾p r¸p . Trong qu¸ tr×nh l¾p r¸p ta ph¶i c©n chØnh nhiÒu ®Ó phï hîp víi tõng ®iÒu kiÖn cô thÓ cña m¹ch. II.2.2. TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn phÇn t¹o xung *Chu k× toμn phÇn T bao giê còng gåm thêi gian tô x¶ TX¶ vμ thêi gian tô n¹p T -M¹ch t¹o xung vu«ng IC555 -PhÇn t¹o xung sö dông IC 555 ®Ó ®¸p øng ®ñ c¸c yªu cÇu bμi ra §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 47 Líp: §K – KT§2 C phãng Tõ ®ã ta cã c«ng thøc cña m¹ch t¹o xung f = 1/ T mμ T = TX¶ + TN¹P TX¶ = ln2*R2*C1 TN¹P = ln2*(R1+R2)*C1 => f = 1.44/( r1+ 2r2)*c1 Dùa vμo c«ng thøc trªn ta chän linh kiÖn nh− sau chän: C1 = 10 μF =10 * 10-6 =10-5 F chän: R1 = R2 =50 KΩ = 5 * 103 Ω (v× ta nèi thªm 1 diode song song víi ®iÖn trë R2 ®Ó xung ra lμ ®Òu) => f =1.44/(R1 +R2)*C1 Khi ®ã ta cã f =1.44/(50*103 + 50*103)10-5 =1 Hz => Nh− vËy ta sÏ cã IC cã tÇn sè 1 Hz øng víi 1s cña giê ®ång hå Xung VPIN2 t T Thêi gian hÑn giê C n¹p §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 48 Líp: §K – KT§2 II.2.3. Chän linh kiÖn phÇn hiÓn thÞ. - Khèi hiÓn thÞ giao tiÕp víi con ng−êi ta dïng LED 7 thanh lo¹i anode chung v× khèi gi¶i m· lμ IC 74247 ®Ó gi¶i m· BCD ra led 7 thanh cã ®Çu ra lμ møc thÊp + Khèi gi¶i m· IC 74247 Nguån sö dông lμ nguån mét chiÒu 5V TYPE ACTIVE LEVER OUTPUT CONFIGURATION SIN CURRENT MAX VOLTAGE SN 74247 LOW OPEN COLLECTOR 40mA 15V IC 74247 lμm viÖc víi nhiÖt ®é tõ 00C -> 700C * Nh− vËy ta chän IC 74247 v× nã hiÓn thÞ ®Çy ®ñ ch÷ sè trªn LED. Nã cã c«ng suÊt, ®iÖn ¸p vμ xung ®Çu vμo ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn ta cÇn. II.2.4. PhÇn giao tiÕp víi chu«ng dïng SCR * TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn: - s¬ ®å m¹ch: - TÝnh to¸n vμ chän linh kiÖn • Chu«ng: + Chän chu«ng 220V/100W + Chu«ng cã c«ng suÊt ®Þnh møc P®m = 100W + Chu«ng cã ®iÖn ¸p ®Þnh møc U®m = 220V §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 49 Líp: §K – KT§2 + Bãng ®Ìn cã dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = U P dm dm = 220 100 = 0,45 (A) VËy bãng ho¹t ®éng ®óng c«ng suÊt th× ta chän SCR phï hîp ®Ó ®iÒu khiÓn bãng ®Ìn. • Chän SCR: + Chän SCR cã dßng IA max ≥ (1,5 ÷ 2) I®m (IA max lμ dßng ®iÖn lín nhÊt qua SCR mμ SCR vÉn chÞu ®ùng ®−îc kh«ng bÞ ®¸nh thñng) + Chän UAK max ≥ (1,5 ÷ 2)U®m Dùa vμo ®iÒu kiÖn lμm viÖc cña SCR ta chän SCR cã nh÷ng th«ng sè sau: IA max = (1,5 ÷ 2) .0,45 = (0,675 ÷ 0,9) A UAK max = (1,5 ÷ 2).220 = (330 ÷ 440) V II.3.S¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch ®Õm §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 50 Líp: §K – KT§2 SO TIET ~ 220V/50Hz DV PHUT DV GIAY GIAYPHUT U6 5 6 7 8 1 2 3 4 13 14 15 BUS2 17 18 19 20 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5123456789 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 bus1 BUS2 12 10 11 9 16 V21 5V V22 0V V23 0V V24 5V V25 0V U2A +V V3 12V D2 L1 S1 Q8 NPN Q7A Q6A Q5A Q1B 15 U12A 3 U5C 45 U5B U10B U10A 9 U6D U6C 74LS47 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO G1 74LS47 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO G2 74LS47 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO G3 74LS47 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO G4 CD4520 CP0A CP1A MRA CP0B CP1B MRB Q3A Q2A Q1A Q0A Q3B Q2B Q1B Q0B U7 CD4520 CP0A CP1A MRA CP0B CP1B MRB Q3A Q2A Q1A Q0A Q3B Q2B Q1B Q0B C1 +V V10 5V CD4520 CP0A CP1A MRA CP0B CP1B MRB Q3A Q2A Q1A Q0A Q3B Q2B Q1B Q0B U8 Q4C Q4B Q3D Q3C Q3B Q2C Q2B +V V19 5V 74LS193 CPU CPD PL MR D3 D2 D1 D0 TCU TCD Q3 Q2 Q1 Q0 U9 Q3A 6 U6B Q2A N1A 5 U5A 74LS47 A3 A2 A1 A0 test RBI g f e d c b a RBO G5 abcdefg. V+ abcdefg. V+ abcdefg. V+ abcdefg. V+ abcdefg. V+ CP1 CP2 Q1 Q2 V20 S D CP R Q _ Q Q1A SPK1 8 R1 4.7K §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 51 Líp: §K – KT§2 II.3.1. Nguyªn lý lµm viÖc: M¹ch ®Õm sö dông 3 IC 4520 vμ 1 IC 74HC193 a.IC ®Õm C1 - 4520 gi©y : +) C1 – 4520 cã 2 bé ®Õm gåm cã CP0B Q0B CP1b Q1B MRB Q2B Q3B * Sö dông lμ bé ®Õm ®¬n vÞ gi©y: - Xung thø nhÊt : CK1 = 1 -> CP0 = 1 -> ®Çu ra Q0 = 1 Q1 = Q2 = Q3 = 0 - §−îc ®−a qua BUS 2 cã ®Þa chØ Q0B = 1 Q1B = 2 Q2B = 3 Q3B = 4 --> IC gi¶i m· G1(7447) ®Ó thùc hiÖn giao tiÕp víi LED 7 ®o¹n. Q0 = 1 = A0 Q1 = Q2 = Q3 = A1 = A2 =A 3 = 0 --> ®Çu ra cña IC gi¶i m· G1 cã : b = c =1 a = d = e = f= g = 0 -> LED hiÓn thÞ sè 1 - Xung thø 2 cã: Q1 = 1 , Q0 = Q2 = Q3 = 0 A1 = 1 , A0 = A2 = A3 = 0 --> G1 cã ®Çu ra: a = b = g= e=d= 1--> LED hiÓn thÞ sè 2 Qu¸ tr×nh ®Õm tiÕp tôc thùc hiÖn nh− trªn khi ®Õm xung thø 9 --> YU1 = Q0B . Q3B = 1 YU1 cã 2 nhiÖm vô : + Reset l¹i bé ®Õm ®¬n vÞ §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 52 Líp: §K – KT§2 + CÊp xung cho bé ®Õm hμng chôc YO15 = YU1 + Reset = 1 --> MRB = 1 CP0A = 1 +) Bé ®Õm thø 2 trong 4520 thùc hiÖn ®Õm hμng chôc: CP0A Q0A = ®Þa chØ BUS 2 = 5 CP1A Q1A = ®Þa chØ BUS 2 = 6 MRA Q2A = ®Þa chØ BUS 2 = 7 Q3A = ®Þa chØ BUS 2 = 8 - Bé ®Õm hμng chôc b¾t ®Çu ®Õm víi CP0A = 1 --> Q0 = 1 = A0 Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 = A3 = 0 - §Çu ra cña IC gi¶i m· G2 (7447) cã: b = c = 1 a = d= e=f=g = 0 --> LED hiÓn thÞ sè 1 - Qu¸ tr×nh ®Õm vμ gi¶i m· víi c¸c xung tiÕp theo hoμn toμn gièng nh− trªn. Khi ®Õn xung thø 6 cã Q1 = Q2 = 1 --> YU2 = Q1 . Q2 = 1 YU2 lμm CK cho bé ®Õm ®¬n vÞ phót cña G2 YO1 = YU2 + YU10 + Reset = 1 --> thùc hiÖn Reset cho hμng ®¬n vÞ phót (MRB =1) * Bé ®Õm phót C2 – IC 4520 - NhËn xung tõ bé ®Õm gi©y sau khi bé ®Õm ®Õm gi©y ®Õm ®Õn 60 - Bé ®Õm ®¬n vÞ CP0B Q0B = ®Þa chØ BUS 2 = 9 CP1B Q1B = ®Þa chØ BUS 2 = 10 MRB Q2B = ®Þa chØ BUS 2 = 11 Q3B = ®Þa chØ BUS 2 = 12 - YO2 = CP0 B = 1 CP0A = 1 --> Q0 = 1 = A0 §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 53 Líp: §K – KT§2 Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 = A3 = 0 - §Çu ra cña IC gi¶i m· G3 (7447) cã : b = c = 1 a = d = e = f = g = 0 --> LED hiÓn thÞ sè 1 - Qu¸ tr×nh ®Õm vμ gi¶i m· víi c¸c xung tiÕp theo hoμn toμn gièng nh− trªn. Khi ®Õn xung thø 9 cña hμng ®¬n vÞ phót th×: Q1 = Q3 = 1 ---> YU3 = Q1B . Q3B = 1 YU3 cã 2 nhiÖm vô : CÊp xung cho bé ®Õm hμng chôc CP0A YO2 = YU3 + Q(FF-RS) + YU10 + Reset = 1 --> MRA = 1 – hμng ®¬n vÞ ®−îc reset - Bé ®Õm hμng chôc b¾t ®Çu ®Õm víi CP0A = 1 --> Q0 = 1 = A0 Q1 =Q2 = Q3 = A1 = A2 = A3 = 0 - §Çu ra cña IC gi¶i m· G4 (7447) cã: b = c = 1 a = d= e=f=g = 0 --> LED hiÓn thÞ sè 1 - Qu¸ tr×nh ®Õm vμ gi¶i m· víi c¸c xung tiÕp theo hoμn toμn gièng nh− trªn khi bé ®Õm C2 cã Q2A = 1 vμ Q2B = Q0B =1 ---> YU4 = Q2A . Q2B . Q0B = 1 --> thùc hiÖn reset toμn bé ®Õm. YU4 cã nhiÖm vô ---> CÊp cho ch©n S cña FF-RS ®Ó khèng chÕ bé ®Õm thêi gian nghØ. b. Bé ®Õm thêi gian nghØ - Thùc hiÖn ®Õm cø sau 1 tiÕt häc --> ®Õm thêi gian nghØ 5 phót riªng gi÷a tiÕt 3 – 4 thêi gian nghØ lμ 15 phót. - Thùc hiÖn khi YU4 = 1 (bé ®Õm phót ®Õm ®−îc 45) --> S = 1 R = YO3 = YU5 + YU6 = 0 YU5 =Q2A . Q0B . Q0A ( khi bé ®Õm ®Õn 15 -> YU5 = 1) YU6 = Q2A . Q0A . YO6 - §Çu ra Q(FF) = 1 Q(FF) = 0 ---> YO2 = 1 --> Reset ®Õm phót §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 54 Líp: §K – KT§2 Q(FF) = 0 ---> YO4 = YU5 + YU7 = 0 YO5 = YO4 + YU10 + Reset = 0 M¹ch thùc hiÖn ®Õm Khi YU5 = Q2A . Q0A = 1 YO3 = 1 --> R(FF) = 1 vμ S(FF) = 0 --> Q = 0 vμ Q = 1 YO4 = 1 --> YO5 = 1 --> Reset ®¬n vÞ Khi bé ®Õm ®Õn 5 vμ bé ®Õm sè kh«ng ph¶i lμ sè 3 -> YU6 = 1 giê gi¶i lao gi÷a c¸c tiÕt trõ tiÕt 3- 4 Khi bé §Õm TiÕt C4 – 74HC193 thùc hiÖn ®Õm ®Õn 3 th× cho phÐp C2 ®Õm ®Õn 15 míi dõng. c.Bé ®Õm TiÕt häc C4 – 74HC193 - Thùc hiÖn ®Õm lªn víi CK lμ xung møc cao cña ®Çu ra cña YU4 74HC193 thùc hiÖn ®Õm víi Mod – 6 Khi ®Õm ®Õn 6 tù ®éng thùc hiÖn ®Æt l¹i chÕ ®é ®Õm ban ®Çu do ngâ vμo D1 – D2 – D3 x¸c lËp §Çu vμo D1 – D2 – D3 ®−îc nèi víi c¸c switch ®Ó thøc hiÖn nhËp gi¸ trÞ ®Æt tr−íc cho bé ®Õm C4. §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 55 Líp: §K – KT§2 KÕt luËn ----Y[U\Z---- Trong nh÷ng phÇn trªn em ®· tr×nh bμy xong phÇn bμi tËp cña m×nh. Qu¸ tr×nh thùc hiÖn kh«ng dμi nh−ng nã ®· gióp em hÖ thèng l¹i ®−îc l−îng lÝ thuyÕt còng nh− kiÕn thøc cña m×nh vÒ c¸c m«n ®· häc ë tr−êng. §©y còng lμ hμnh trang quan träng ®Ó em v÷ng tin h¬n khi rêi ghÕ nhμ tr−êng b−íc vμo cuéc sèng lËp nghiÖp. Em rÊt c¶m ¬n bé m«n vμ khoa §iÖn - §iÖn tö ®· t¹o cho cóng em c¬ héi tiÕp cËn thùc tÕ nμy. Qua ®©y còng cho em xin ®−îc göi lêi c¶m ¬n ch©n thμnh tíi th¹c sü Hoμng ThÞ Ph−¬ng– ng−êi ®· gióp ®ì em rÊt tËn t×nh trong qu¸ tr×nh lμm bμi tËp. Do thêi gian gÊp vμ l−îng kiÕn thøc, kh¶ n¨ng cßn h¹n chÕ nªn bμi tËp cßn nh÷ng thiÕu sãt kh«ng thÓ tr¸nh khái. Em rÊt mong ®−îc sù gãp ý, chØ d¹y thªm cña c¸c thÇy, c« trong khoa còng nh− trong bé m«n vμ c¸c b¹n ®Ó bμi tËp cña em ®−îc hoμn thiÖn h¬n, ®−îc ¸p dông thùc tÕ h¬n vμo cuéc sèng. ` Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! §å ¸n m«n häc: Kü ThuËt Sè gvhd: Th.s hoµng thÞ ph−¬ng SVTH: Ph¹m §«ng D−¬ng 56 Líp: §K – KT§2 Sinh viªn Ph¹m §«ng D−¬ng