báo cáo thực hành điện tử tương tự số

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM MÔN

HỌC

1) Mục tiêu chung về thực hành- thí nghiệm môn học

-Giúp sinh viên nắm bắt, tiếp cận nội dung bài giảng trên lớp một cách khoa học với các thiết bị thực của hệ thống

-Trang bị cho sinh viên kĩ năng thiết kế mạch mới, cải hoán mạch cũ đối với các mạch số

-Giúp cho sinh viên nắm bắt được việc sử dụng các loại IC số để thiết kế mạch số

-Giúp cho sinh viên khá và giỏi phát huy tối đa kiến thức của bài học

2) Công tác chuẩn bị của sinh viên

-Chuẩn bị kĩ phần lý thuyết đã học có liên quan đến bài thực hành thí nghiệm

-Nghe hướng dẫn về vấn đề an toàn khi làm việc với mạch số

-Phải thiết kế các bài sẽ thực hành theo yêu cầu trên giấy trước khi làm mạch thật

-Chuẩn bị giấy để ghi lại kết quả thực hành thí nghiệm

3) Một số linh kiện sử dụng trong bài thí nghiệm

-Tụ điện:

 Tụ điện có tên gọi tiếng anh là Capacitor và được viết tắt là chữ "C"

 Tụ điện là một linh kiện có 2 cực thụ động lưu trữ năng lượng điện hay tích tụđiện tích bởi 2 bề mặt dẫn điện trong một điện trường

 2 bề mặt dẫn điện của tụ điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric) - lànhững chất không dẫn điện như giấy, giấy tẩm hoá chất, gốm, mica

 Có nhiều loại tụ điện khác nhau và nó được phân loại dựa trên cấu tạo của tụđiện.

 Khi 2 bề mặt có sự chênh lệch về điện thế, nó cho phép dòng điện xoay chiều

đi qua Các bề mặt sẽ có điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu

 Người ta coi tụ điện là một ắc qui mini bởi khả năng lưu trữ năng lượng điện.Tuy nhiên, cấu tạo của tụ điện cũng như nguyên lý làm việc của tụ điện với ắcqui hoàn toàn khách nhau Hãy xem chi tiết điều này ở phần tiếp theo

 Đơn vị của tụ điện là Fara Cách quy đổi 1 Fara:

1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

-Điện trở:

Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối,

thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnhmức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động nhưtransistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụngkhác Điện trở công suất có thể tiêu tán một lượng lớn điện năng chuyển sang nhiệtnăng có trong các bộ điều khiển động cơ, trong các hệ thống phân phối điện Cácđiện trở thường có trở kháng cố định, ít bị thay đổi bởi nhiệt độ và điện áp hoạtđộng

-Một số IC sử dụng trong bài thực hành

+) 74LS151

+) 74LS00

 Kiểu chân: DIP 14

 Có bốn cổng độc lập thực hiện logic của hàm NAND

 Điện áp đầu vào: 7V

 Dải nhiệt độ hoạt động: -65 ~ 150 độ C

 + Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA

 + Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

 + Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

 + Công suất tiêu thụ (max) 600mW

 + Chức năng tạo xung

 +Điều chế được độ rộng xung (PWM)

 + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

+) 74LS47

Phần II Nội dung chi tiết các bài thực hành

BÀI 1: XÂY DỰNG MỘT SỐ MẠCH ỨNG DỤNG KHUẾCH ĐẠI

 Giúp sinh viên hiểu sâu hơn về những kiến thức đã học

1.2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

 Xem kỹ lại phần lý thuyết giảng viên đã giảng trên lớp liên quan đến phần thực hành

 Nắm bắt được cấu tạo nguyên lý cơ bản của việc lập trình với logo, cách kết nối đầu ra đầu vào

 Xem trước phần hướng dẫn bài sẽ được thực hành, thiết kế sơ bộ sơ đồ điều khiển trên giấy

1.3 Trang thiết bị cần thiết

 Card logic test (test board); IC LM324

 Tụ điện một chiều loại 10µF, 100µF

 Điện trở các loại, dây đông một lõi loại nhỏ, Led đơn; Quang trở

1.4 Nội dung và quy trình

1.4.1 Xây dựng mạch cảm biến ánh sáng sử dụng khuếch đại thuật toán (Thực hiện trên Testboard)

Mạch lắp thực tế:

Nhận xét :

-Khi ta cấp nguồn thì đèn sáng mạnh

- Khi cấp ánh sáng vào quang trở sáng yếu đi

BÀI 2: XÂY DỰNG MỘT SỐ MẠCH TỔ HỢP

2.1 Mục tiêu

- Hệ thóng hóa các phương pháp xây dựng mạch từ các phần tử logic khác nhau để thỏa mãn các quan hệ cho trước

- Xây dựng các mạch sử dụng các phần tử logic tổ hơp

- Giúp sinh viên hiểu sâu hơn về những kiến thức đã học và kỹ năng xây dựng mạch

2.2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

- Xem kỹ lại phần lý thuyết Giảng viên đã giảng dạy trên lớp có liên quan tới phần thực hành

- Nắm bắt được cấu tạo và nguyên lý cơ bản của việc lập trình với logo, cách kết nối đầu vào/ đầu ra

- Xem trước phần hướng dẫn bài sẽ được thực hành, thiết kế sơ bộ điều khiên trên giấy

2.3 Trang thiết bị cần thiết

- Card logic test (test board); IC 74LS00; IC 74LS151; IC 74LS20;

- Dây đồng một lõi loại nhỏ; Led đơn; đồng hồ vạn năng

2.4 Các nội dung và quy trình

2.4.1 Rút gọn hàm và sử dụng các phần tử logic cơ bản để thiết kế hàm sau:

Nhận xét: Dựa vào bảng chân lý ta quy ước với tín hiệu vào (A,B,C) =0 thì nối với âm nguồn, =1 thì nối với dương nguồn và mức logic Y=0 thì đèn tắt và Y=1 thì đèn sáng Sau khi cấp nguồn cho mạch ta làm thử với tổ hợp

(A,B,C)=(0,0,1) thì đèn sáng tương ứng với Y=1 đúng theo bảng chân lý Còn khi

ta thử với tổ hợp (A,B,C)=(1,0,1) thì đèn tắt tương ứng với Y=0 đúng theo bảng chân lý

2.4.2 Cho bảng chân lý

Mạch lắp thực tế:

Nhận xét: sau khi cấp nguồn cho mạch với tổ hợp (A,B,C) = (1,1,1) thì đèn

LED sáng và với tổ hợp (A,B,C) = (0,0,0) thì đèn LED tắt đúng với lý thuyếtđầu vào bảng chân lý cho

 Dùng mạch dồn kênh (MUX) với 8 đầu vào thông tin vào thông tin (74LS151) để thực hiện hàm Q1

-Ta có sơ đồ:

Quy trình:

- Sau khi nghe giảng viên hướng dẫn sinh viên tìm kiếm linh kiện đầy đủ

- Tiến hành lắp ráp linh kiện trên testboard, điều chỉnh thông số cho cho chính xác

- Cấp nguồn cho bộ testboard

- Quan sát đèn LED chỉ thị

Nhận xét: Dựa vào bảng chân lý ta quy ước với tín hiệu vào (A,B,C) =0 thì

nối với âm nguồn, =1 thì nối với dương nguồn và mức logic Q1(hay Y theo sơ đồ)=0 thì đèn tắt và Q1(hay Y theo sơ)=1 thì đèn sáng Sau khi cấp nguồn cho mạch ta làm thử với tổ hợp (A,B,C)=(0,0,0) thì đèn sáng tương ứng với Y=1 đúng theo bảng chân lý Còn khi ta thử với tổ hợp (A,B,C)=(1,1,1) thì đèn tắt tương ứng với Y=0 đúng theo bảng chân lý

BÀI 3: XÂY DỰNG MẠCH DAO ĐỘNG VÀ BỘ ĐẾM

3.1 Mục tiêu

 Thiết kế bộ đếm với hệ số đếm bất kì dựa vào các kiến thức đã học về bộđếm

 Luyện cho sinh viên kỹ năng xây dựng và lắp ghép mạch điện tử

 Giúp sinh viên hiểu sâu hơn về những kiến thức đã học và kỹ năng xâydưng mạch

3.2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

 Xem kỹ lại phần lý thuyết giảng viên đã giảng trên lớp có liên quan tới phần thực hành

 Nắm bắt được cấu tạo và nguyên lý cơ bản của việc lập trình với logo, cáchkết nối đầu vào ra

 Xem trước hướng dẫn bài sẽ được thực hành, thết kế sơ đồ điều khiển trêngiấy

3.3 Trang thiết bị cần thiết

 Card logic test (test board)

 IC 555; IC 74LS192; IC7447; 74LS00

 LED 7 đoạn; đồng hồ vạn năng , led màu

3.4 Các nội dung và quy trình

3.4.1 Xây dựng mạch dao động

Xây dựng mạch dao động tạo sóng vuông:

Bằng cách chọn giá trị điện trở hợp lí sao cho trạng thái 2 công vào không phải là 0(có điện thế nhỏ hơn 0.8V) mà ở trong vùng tuyến tính(giữa 0.9 và 1,6V đối với TTL) để sự nạp của 2 tụ điện C1, C2 sẽ khiến cho các ngõ chuyển mạch logic 0 và 1.

Nhận xét :

-Khi ta quy ước mức logic 0 đèn tắt và mức logic 1 đèn sáng

-Hai đèn LED chỉ thị nhấp nháy chứng tỏ cổng ra của hai cổng NAND có sựchuyển mạch giữa logic 0 và 1

3.4.2 Thiết kế bộ đồng bộ, thuận Kđ = 10 sử dụng Ic 74LS192; IC 555; IC 7447

Ta có sơ đồ:

Quy trình:

- Sau khi nghe giảng viên hướng dẫn sinh viên tìm kiếm linh kiện đầy đủ

- Tiến hành lắp ráp linh kiện trên testboard, điều chỉnh thông số cho cho chính xác

- Cấp nguồn cho bộ testboard

- Quan sát đèn LED chỉ thị

Mạch lắp thực tế:

-Nhận xét : sau khi cấp nguồn cho mạch thì đèn led sáng nhấp nháy và led 7 vạch

đếm từ 0 đến 9