Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Giáo trình Kỹ thuật điện tử cung cấp cho người học những kiến thức như: Hàn linh kiện; lắp ráp mạch phân cực bằng cầu phân áp sử dụng điện trở; lắp ráp, khảo sát mạch chỉnh lưu 1 pha dùng diode; lắp ráp, khảo sát mạch ổn áp; lắp ráp, khảo sát mạch phân cực bằng dòng bazo và cầu phân áp dùng transistor BJT. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình.

- Trình bày được cấu trúc IC họ 78, 79 và LM317

- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp lấy ra 2 mức điện áp đối xứng sử dụng IC 7805, 7905 và LM317

Kỹ năng:

- Tính toán được các thông số của mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp

- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa

- Lắp ráp và khảo sát được mạch theo đúng yêu cầu kỹ thuật

IC 78xx là loại IC dùng để ổn áp nguồn dương

IC 79xx là loại IC dùng để ổn áp nguồn âm

Hai số sau ghi xx chỉ điện áp ra của IC

Ngoài ra còn có các IC ổn áp tương ứngvới họ 78 và 79: ICLM340xx, ICLM320xx…

1.1.1 Họ IC 78XX

Sơ đồ chân và thông số cơ bản họ IC 78XX

+ Dù input có biến động trong khoảng trên thì output vẫn được ổn định

* Họ 78XX: Họ 78 có 2 số đầu 78 để chỉ họ IC là họ ổn áp nguồn dương (

Vo > 0 ), 2 số XX cho biết điện thế ở ngỏ ra

+ 78XX: dòng điện ra danh định là 1A

+ 78HXX: dòng điện ra danh định là 5A (H: High)

1.1.2 Sơ đồ chân và thông số cơ bản họ IC 79XX:

- Sơ đồ chân IC Họ 79XX:

Chân số 1 là GND; Chân số 2 là Input; Chân số 3 là output

Hình 4.2 Sơ đồ chân IC 79XX

* Họ 79XX: Họ 79XX có 2 số đầu 79 chỉ họ IC là họ ổn áp nguồn âm ( Vo ≤

0 ), 2 Số XX cho biết điện thế ở ngõ ra

+ VOUT

1.3.2 Khảo sát mạch

- Lắp mạch như hình vẽ với các giá trị linh kiện trong mạch

- Sử dụng VOM đo các giá trị điện áp ngõ vào (VI ) và ngõ ra (V0)

2 LẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC ĐIỆN ÁP NGÕ RA DÙNG IC LM317

2.1 Cấu trúc của IC LM317

2.1.1 Nguyên lý ổn áp có điều chỉnh

2.1.2 Hình dáng xác định chân IC LM 317

- Chân 1 (ADJ): Chân điều chỉnh

- Chân 2 (Vout): Điện áp ra:

- Chân 3 (Vin): Điện áp vào

Hình 4.7 Sơ đồ chân IC LM317

2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch ổn áp điều chỉnh được điện áp ngõ

ra dùng IC LM317

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp nguồn điều chỉnh dùng LM317

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

IC LM317 là linh kiện ổn áp bù nối tiếp dùng để biến đổi và ổn định điện áp dương Nó có thể cấp dòng hơn 1.5 A và điện áp ngã ra có thể biến thiên từ 1.25V đến 37 V Là linh kiện tương đối dễ sử dụng vì nó chỉ cần thêm 2 điện trở bên ngoài để đặt điện áp ngã ra.Điện áp cấp cho tải ổn định hơn so với các loại IC ổn

áp cố định Ngoài việc có hiệu suất cao hơn ổn áp cố định, loại IC này còn được tích hợp khả năng hạn dòng khi ngắn mạch ,bảo vệ quá tải nhiệt Sau đây là hình dạng thực tế và sơ đồ chân của IC LM317:

* Thông số của LM317:

+ Điện áp đầu vào Vi = 40V

+ Nhiệt độ vận hành t = 0 - 125°

+ Dòng điện điều chỉnh là từ : 5

+ Công suất tiêu thụ lớn nhất là 20W

+ Dòng điện đầu ra lớn nhất Imax = 1.5A

* Chú ý: Để IC làm việc tốt ta nên gắn thêm đế tản nhiệt cho IC

Ngoài IC ổn áp 78 và 79 người ta còn chế tạo ra IC ổn áp có thể điều chỉnh điện áp ra bằng mạch điều chỉnh đặt bên ngoài IC rất tiện lợi Khả năng điều chỉnh của IC này từ 1.2v đến 25V

Loại IC ổn áp nguồn dương LM117, LM217, LM317…

Loại IC ổn áp nguồn âm: LM137, LM237, LM337…

Mạch điện trên là mạch ứng dụng của IC ổn áp nguồn dương

Yêu cầu diện áp ra của mạch: Vo = 1.2V đến 25V

Dòng điện điều chỉnh có tr5 số rất nhỏ khoảng 50µA đến 100µA

Điện áp ra được thay đổi theo công thức: Vo = 1.25(R1+VR)/R1

2.3 Lắp ráp mạch ổn áp điều chỉnh được điện áp ngõ ra dùng IC LM317

2.3.1 Lắp ráp mạch:

2.3.2 Khảo sát các thông số của mạch:

- Lắp mạch như hình vẽ với các giá trị linh kiện trong mạch

- Sử dụng VOM đo các giá trị điện áp ngõ ra (V0) kết hợp điều chỉnh biến trở quan sát kết quả kim chỉ thị ghi vào bảng kết quả

VR 1K 1,5K 2K 2,5K 3K 3,5K 4K 4,5K 5K

V0

CHƯƠNG 5: LẮP RÁP, KHẢO SÁT MẠCH PHÂN CỰC BẰNG DÒNG

BAZO VÀ CẦU PHÂN ÁP DÙNG TRANSISTOR BJT

Mã CHƯƠNG: MH 13 – 05 Giới thiệu

Transistor có thể xem là linh kiện quan trọng nhất trong các thiết bị điện tử; các loại IC thực chất là các mạch tích hợp nhiều Transistor trong một linh kiện duy nhất Trong các mạch điện Transistor được dùng để khuyếch đại tín hiệu tương tự, chuyển trạng thái của mạch số, sử dụng làm các công tắc điện tử, làm các bộ tạo dao động v v…

Mục tiêu của CHƯƠNG:

Kiến thức:

- Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, phân loại và nguyên lý hoạt động của BJT

- Trình bày được phương phát đo, kiểm tra BJT

- Trình bày được đặc điểm của mạch phân cực bằng dòng Bazo dùng transistor BJT

Kỹ năng:

- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa

- Lắp ráp, khảo sát được mạch phân cực bằng dòng Bazo dùng transistor BJT theo đúng yêu cầu kỹ thuật

1.1 Cấu tạo, ký hiệu

BJT gồm 3 lớp bán dẫn đặt tiếp giáp nhau Trong đó ở giữa là loại bán dẫn khác loại với 2 lớp bên cạnh Tuỳ theo cách sắp xếp người ta chế tạo hai loại transistor là transistor N-P-N và P-N-P

1.2 Phân loại:

- Cực C ( Collector- cực thu) : là lớp có nồng độ tạp chất thấp hơn có nhiệm vụ thu nhận các electron từ miền phát

- Cực B ( Base – cực nền) : là lớp có nồng độ tạp chất thấp nhất

- JE là lớp tiếp giáp giữa E-B, JC là lớp tiếp giáp B-C

- Với 3 sợi kim loại gắn vào 3 lớp nói trên dùng làm cực của transistor

có tên là : cực E, cực C và cực B

1.2 Nguyên lý hoạt động của transistor :

1.2.1 Hoạt động của Transistor NPN

Để transistor làm việc ta phải cấp cho các cực của nó một điện áp một chiều thích hợp Tùy theo áp đặt vào các cực mà transistor làm việc ở các chế độ khác nhau Transistor có 3 chế độ làm việc chỉnh là chế độ ngưng dẫn, chế độ khuếch đại và chế độ bảo hoà Ta lấy transistor N-P-N làm ví dụ :

Hình 5.3 Hoạt động của Transistor NPN

- Khi cực B hở: các electron từ vùng N+ không thể qua vùng bán dẫn P được ( do mối nối P-N bị phân cực nghịch) nên không thể tái hợp giữa electron

và lỗ trống, vì vậy không có dòng qua transistor ( IB, IC, IE = 0)

- Khi nối cực B vào một điện áp dương sao cho: VC > VB > VE :

Lúc này 2 vùng bán dẫn N+ và P giống như diode phân cực thuận nên dẫn điện, electron từ vùng N+ sẽ sang vùng bán dẫn P để tái hợp với lỗ trống Khi đó vùng P nhận thêm electron nên có điện tích âm Cực B nối với nguồn dương nên

sẽ hút một số electron của vùng P xuống tạo thành dòng IB Cực C nối với nguồn dương cao hơn nên hút hầu hết electron trong vùng P sang vùng N tạo thành dòng

IC Cực E nối với nguồn âm nên khi vùng N+ bị mất electron sẽ bị hút electron từ nguồn âm lên thế chổ tạo thành dòng IE

Hình mũi tên trên chỉ chiều di chuyển của dòng điện, dòng quy ước chạy ngược chiều với dòng electron

Theo định luật nút thì :

IE = IB + IC

- Nếu có thêm tín hiệu xoay chiều es ( biên độ nhỏ) thông qua tụ C1 , nghĩa

là xếp chồng lên điện áp phân cực làm cho điện áp trên cực C cũng thay đổi nhưng biên độ lớn hơn lúc đầu, ta nói transistor đã khuếch đại tín hiệu

+ Chế độ bảo hoà : nếu phân cực cho transistor có VBE  0,8V thì transistor sẽ dẫn rất mạnh gọi là bảo hoà Lúc đó IB tăng cao làm IC tăng cao đến mức gần bằng Vcc/RC và điện áp VCE giảm xuống còn rất nhỏ ( 0,2V) gọi là điện

áp bảo hòa VCE sat ( saturation)

+ Chế độ đánh thủng : nếu ta đặt điện áp vào vượt qúa trị số cho phép sẽ

làm cho vùng chuyển tiếp P-N bị đánh thủng

Thông số kỹ thuật :

- Dòng điện cực đại cho phép I Cmax : là dòng điện tối đa có thể chạy qua

transistor mà không làm hư transistor ( cột 8)

- Điện áp cực đại cho phép (VCBmax, VCEmax , VEBmax) : nếu vượt qua mức áp này thì transistor sẽ bị đánh thủng ( tra cột 5, 6,7)

- Công suất tiêu tán P Cmax = VCEmax ICmax <PTOT (Total) ( cột 10)

- Hệ số khuếch đại dòng : h fE ,  ( cột 13)

- Tần số làm việc : F Tmin Nếu lớn hơn trị số này thì hệ số khuếch đại transistor sẽ giảm xuống

Ví dụ:

Bảng 5.1 Một số giá trị của Transistor

Mã Loại I C max V CE max(V) h FE =  P TOT max

Loại SMD dán sát mạch in Loại công suất nhỏ loại NPN và PNP

Loại công suất lớn ( còng ) Loại công suất lớn ( sò )

Hình 5.4: Hình dạng thực tế

1.3.Phương pháp đo, kiểm tra BJT

1.3.1 Cách xác định chân E, B, C của Transistor

- Sơ đồ tương đương của transistor :

Hình 5.5: Sơ đồ tương đương của transistor

Xác định chân B, C, E:

- Vặn đồng hồ ở thang đo Rx10 :

- Xác định chân B : ta lần lượt đo các chân đến khi nào có một que cố định

ở 1 chân, que còn lại chấm vào 2 chân còn lại kim lên thì que cố định chấm vào

chân nào thì chân đó là chân B

Khi biết chân B, ta nhìn vào que chấm vào chân B là màu gì, nếu que

màu đen thì transistor là lọai N-P-N, nếu que màu đỏ thì transistor là lọai P-N-P

- Xác định chân C, E :

Khi biết chân B, ta đưa 2 que đo vào 2 chân còn lại, nối tắt chân B với

chân nào mà kim lên gần hoặc qúa nữa thang thì chân đó là chân C ( Que đen nối

với chân C nếu là N-P-N và que đỏ nối với chân C nếu là P-N-P)

1.3.2 Phương pháp kiểm tra Transistor

Kiểm tra tốt xấu : Đưa 2 que đo lần lượt 2 chân C, E ( đổi que đo) , nếu :

+ Kim không lên : transistor tốt

+ Kim lên : transistor bị đánh thủng

=+

=+

K K

K K R

R

R R R

B B

B B

1056

10.56

2 1

2 1

V K K

K V

R R

R V

V

B B

B CC

1056

10.12

2 1

+

=+

=

A K

K R

R

V V I

E BB

BE BB

 8,5 (100 1).0,5 20

7,08,1)

1

++

−

=+

Khi đổi nguồn ở ngõ vào thì có mạch tương đương như hình Từ đây cách tính hoàn toàn giống như mạch

Ví dụ : Trasistor sử dụng trong mạch trên là loại N-P-N (Silic), có hệ số

khuếch đại  = 60, Vcc = 9V Biết trạng thái tỉnh IC = 1mA, VCE =1/2Vcc ( chọn 4V)

RC 2,5K

0

RB1

56K

RE 0,5K RB2

RB 70K

RE 0,5K Q

Hãy tính RE, RB, RC?

Với và IE = IC =1mA

Với VBE = 0,7 (Si) và 0,2 (Ge)

I V

BB

CC BB

7,1

9.1,6

1



=

=+

R R

CC BB

BB

3,7

9,549

7,11

1,61

C

C

15

R C

2, 5K

0

R B1 56K

R E

0, 5K

R B2 10K

Q

0

V CC

2.2.2 Khảo sát các thông số trong mạch:

-

- Dựa vào kết quả cho biết Transistor đang làm việc ở chế độ nào

-

CHƯƠNG 6: LÁP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI LƯỠNG ỔN DÙNG

BJT VÀ PHI ỔN DÙNG IC 555

Mã CHƯƠNG: MH 13 - 06 GIỚI THIỆU

Trong kỹ thuật điện tử đa hài là một kiểu mạch điện tử được sử dụng để

thực hiện loạt các mạch chức năng có 2 trạng thái đơn giản như mạch dao

động thăng giáng, định thời (timer) và flip-flop Nó bao gồm hai phần tử khuếch

đại (transistor, đèn chân không hoặc các thiết bị khác) kết nối bằng điện trở hoặc

- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa

- Lắp ráp được mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT và phi ổn dùng IC

555 theo đúng yêu cầu kỹ thuật

Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Có ý thức về an toàn lao động, tính cẩn thận, chính xác trong quá trình lắp

ráp

1 LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI LƯỠNG ỔN DÙNG BJT

1.1 Khái niệm mạch dao động

Dao động là mạch tạo ra tín hiệu Có 2 loại mạch dao động là dao động điều

hoà tạo ra các sóng sine và dao động tích thoát ( răng cưa, tam giác, vuông)

Các mạch tạo xung cơ bản nhất là mạch tạo xung vuông được gọi chung là

mạch dao động đa hài Mạch dao động đa hài dựa vào đặc tính nạp, xã của tụ và

chuyển mạch của Transistor Mạch dao động đa hài thường có 3 loại:

+ Dao động đa hài lưỡng ổn ( Flip-Folp - mạch lật)

+ Dao động đa hài đơn ổn

+ Dao động đa hài phi ổn

1.2 Phân tích sơ đồ nguyên lý

1.2.1 Sơ đồ mạch:

Hình 6.1 Mạch dao động đa hài lưỡng ổn

1.2.2 Nguyên lý hoạt động:

Ngõ vào qua mạch R1C1 để đổi từ xung vuông ra xung nhọn Diode D1 dùng để loại bỏ xung nhọn dương và chỉ đưa xung nhọn âm vào cực B1 để đổi trạng thái

Giả thiết Q1 đang dẫn bảo hoà, Q2 ngưng Khi ngõ vào Vin1 nhận xung vuông vào qua mạch R1C1 tạo điện áp V1 trên R1 là 2 xung nhọn Khi có xung nhọn dương thì D1 bị phân cực ngược nên không dẫn và mạch giữ nguyên trạng thái Khi có xung nhọn âm thì D1 dẫn làm cho VB1 giảm xuống 0V Lúc đó Q1 ngưng dẫn nên IB1=0, VC1 tăng cao sẽ tạo phân cực đủ mạnh cho cực B2 dẫn đến Q2 dẫn bảo hoà Khi Q2 dẫn bảo hoà thì VC2  0,2V, nên Q1 không được phân cực sẽ tiếp tục ngưng dẫn Như vậy mạch Flip-Flop đã chuyển từ trạng thái Q1 dẫn bảo hoà, Q2 ngưng dẫn sang trạng thái Q1 ngưng , Q2 bảo hoà

Khi mạch đã ổn định ở trạng thái này thì mạch sẽ không bị tác động đổi

R2

RB1 RB2

Ghi chú: Để Q1, Q2 dẫn không sâu thì ta mắc 2 tụ sứ song song với RB1 và RB2

1.3 Lắp ráp mạch dao động đa hài lưỡng ổn dùng BJT

1.3.1 Lắp ráp mạch

Hình 6.2: Mạch dao động đa hài lưỡng ổn

1.3.2 Khảo sát các thông số của mạch

- Cho tín hiệu vào có f = 1.5Khz; V = 5Vpp và cho mạch hoạt động

- Dùng máy hiện sóng vẽ dạng sóng ngõ ra của mạch tại Vo1

- Dựa vào dạng sóng tính tần số dao động

-

- Dựa vào công thức tính tần số dao động của mạch

-

2 LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI PHI ỔN DÙNG IC 555

2.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động, chức năng của IC 555

+ Chân số 1(GND): Nối đất

+ Chân số 2(TRIGGER): Ngõ vào xung nảy

+ Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra

+ Chân số 4(RESET): Hồi phục

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Điện áp điều khiển

+ Chân số 6(THRESHOLD) : Thềm – ngưỡng

+ Chân số 7(DISCHAGER) : Xả điện

2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555

2.2.1 Sơ đồ mạch

Hình 6.3: Nguyên lý hoạt động của mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Khi mới mở điện tụ C nạp điện từ 0V lên 2/3 VCC rồi sau đó tụ xả điện từ 2/3VCC xuống 1/3 VCC chứ không xả xuống 0V Những chu ký sau tụ sẽ nạp từ 1/3VCClên 2/3 VCC chứ không nạp từ 0V nữa

Thời gian tụ nạp là thời gian V0 ≈ +VCC , Led sáng

Thời gian tụ xả là thời gian V0 ≈ 0V, Led tắt

- Khi tụ Cnạp đến giá trị 2/3VCC , lúc nầy tụ C bắt đầu xả điện qua điện trở

RB với hằng số thời gian khi xả là:

Do thời gian nạp vào và thời gian xả ra không bằng nhau (tnạp > txả) nên tần

số của tín hiệu xung là:

2.3 Lắp ráp mạch dao động đa hài phi ổn dùng IC 555

2.3.2 Khảo sát các thông số của mạch

Lắp mạch như hình vẽ đúng theo giá trị linh kiện

Đo kiểm tra thông số của mạch theo thông số đã chọn

Sử dụng OSC quan sát và vẽ lại dạng sóng tại chân số (3) và chân (2 -6 )

V 01, 02

CHƯƠNG 7: lẮP RÁP MẠCH ỔN ÁP NỐI TIẾP ĐIỀU CHỈNH

Mục tiêu của CHƯƠNG

- Nhận biết được các lỗi thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa

- Lắp ráp và khảo sát được mạch ổn áp nối tiếp có hồi tiếp điều chỉnh được điện áp ngõ ra dùng 2 BJT

Hình 7.1 Sơ đồ mạch ổn áp tuyến tính dùng Transistor

1.2 Nguyên lý hoạt động

- Vi là điện áp một chiều chưa ổn định lấy từ bộ chỉnh lưu và lọc R-C, Dz là diode zener Q là transistor công suất mắt nối tiếp giữa Vi và tải, Vo là điện thế ra

ổn định cung cấp cho tải

Việc chọn tranzito cũng được chọn tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh và dòng phân cực qua lớn làm cho điện áp phân cực Vbe không ổn định dẫn đến điện áp cung cấp cho tải kém ổn định

Ghi chú: Để điều chỉnh được áp ngõ ra ta mắc biến trở song song với Dz còn

chân chung nối vào cực B của Q

2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ỔN ÁP NỐI TIẾP CÓ HỒI TIẾP ĐIỀU

) 1 (

.

3

4 3 4

3

3

R

R R V V R R

R V

V S O  O = S +

+

=

)2()

(

3

4 3

R

R R V V

2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 7.2 Sơ đồ nguyên lý 2.2 Nhiệm vụ của các linh kiện

Điện áp mẫu Vs là điện áp giữa của cầu phân áp R3 và R4 và cũng là điện

Giai đoạn cấp điện: Là giai đoạn lấy nguồn ngoài cấp điện cho mạch được

thực hiện gồm Rc, Q1, Q2, R1, R2 Nhờ quá trình cấp điện từ nguồn đến cực C của

Q1, Q2 và phân cực nhờ cầu chia điện áp R1, R2 làm cho hai tranzito Q1, Q2 dẫn điện Trong đó Q2 dẫn điện phân cực cho Q1, dòng qua Q1 cùng với dòng qua điện