EEA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA. TS. NGUYỄN TẤN PHƯỚC. THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH KỸ THUẬT XUNG

MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài lưỡng ổn dùng transistor, điện áp các chân cùng dạng sóng ra khi có xung kích.. THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hìn

EEA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA

TS NGUYỄN TẤN PHƯỚC

THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH

KỸ THUẬT XUNG

LƯU HÀNH NỘI BỘ

2020

EEA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA

5 Mạch tạo xung dùng OP-AMP

6 Mạch tạo xung dùng IC 555

7 Mạch Schmitt Trigger

Điểm thi cuối môn

Nhận xét đánh giá của Giáo viên hướng dẫn:

Chữ ký của Giáo viên:

Bài 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI DẠNG XUNG

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ ứng dụng của mạch tích phân và vi phân trong

kỹ thuật tạo xung

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt được tác dụng của mạch tích phân, mạch vi phân để

biến đổi dạng xung

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy

phát sóng hạ tần, dao động ký

4 LƯỢC THUYẾT:

Khảo sát khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông

Khi điện áp vào là tín hiệu xung vuông có chu kỳ là TI thì có thể xét tỷ lệ hằng số thời gian 

= RC so với TI, để giải thích các dạng sóng ra theo hiện tượng nạp xả của tụ

Hình 1.3: Mạch tích phân Tần số xung vuông: f = -Hz

Nhận xét: vẽ dạng sóng vào và ra

-

-

-

-

-

-

2- Thí nghiệm lại với mạch tích phân có R = 100k, C= 0,1F Tần số xung vuông: f = -Hz Nhận xét: vẽ dạng sóng vào và ra -

-

-

-

-

-

5.2 Mạch vi phân:

1- Tạo mạch vi phân có R = 1k, C= 0,1F

Xác định tần số xung vuông ngõ vào để có xung nhọn ở ngõ ra Thí nghiệm thực tế bằng máy phát sóng và dao động ký

Hình 1.4: Mạch vi phân Tần số xung vuông: f = -Hz

Nhận xét: vẽ dạng sóng vào và ra

-

-

-

-

-

-

-

-

-

2- Thí nghiệm lại với mạch vi phân có R = 10k, C= 0,01F Tần số xung vuông: f = -Hz Nhận xét: vẽ dạng sóng vào và ra -

-

-

-

-

-

-

-

-

Bài 2 MẠCH ĐA HÀI LƯỠNG ỔN

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài lưỡng ổn dùng transistor,

điện áp các chân cùng dạng sóng ra khi có xung kích

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải xác định được trạng thái của mạch dựa vào điện áp các chân

transistor trong mạch

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện

điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký

4 LƯỢC THUYẾT:

4.1 Sơ đồ các loại mạch Flip-Flop:

Hình 2.1: Mạch Flip-Flop cơ bản

VCC = 12V; RC = 1,5kΩ → 2,2kΩ

RB = 22kΩ → 33kΩ

4.2 Các công thức:

Khi transistor bão hòa ta có: VC1 = VCEsat  0,2V và VB1 = VBEsat  0,8V

Suy ra dòng điện IC1 và IB1 theo công thức:

IC1 =

1

C

CEsat CC

2,012

R R

V V

B

BB BEsat

C

BEsat CC

47,010.2210.2,2

8,012

3 3

1 1

2- T 1 ngưng - T 2 bão hoà

VC1 = ………V ; VC2 = ………V

VB1 = ………V ; VB2 = ………V

Cho biết trạng thái của 2 Led ở 2 trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: -

Hình 2.2: Mạch Flip-Flop 1 nguồn với

mạch kích 1 bên

VCC = 12V; RC = 1,5kΩ → 2,2kΩ

Cho biết trạng thái của 2 Led ở 2 trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: -

2- T 1 ngưng - T 2 bão hoà VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V ; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của 2 Led ở 2 trạng thái trên: Led 1: -; Led 2: -

Dùng xung vuông có tần số thấp khoảng vài Hz kích ở ngõ vào Nhận xét trạng thái hoạt động của mạch theo tần số xung kích Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Bài 3 MẠCH ĐA HÀI ĐƠN ỔN

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài đơn ổn dùng transistor,

điện áp các chân cùng dạng sóng ra khi có xung kích

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải xác định được trạng thái của mạch dựa vào điện áp các chân

transistor trong mạch

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện

điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký

4 LƯỢC THUYẾT:

4.1 Sơ đồ

Hình 3.1: Trạng thái ổn định: T1 bão hòa, T2 ngưng dẫn

Hình 3.2: Trạng thái tạo xung: T1 ngưng, T2 bão hòa

4.2 Các công thức:

Để cho mạch đơn ổn hoạt động đúng theo nguyên lý phải thỏa điều kiện là T1 bão hòa với:

1 1

1

C CC

C

CEsat CC

C

R

V R

V V

I    (1) (với VCEsat  0,2V)

1 1

1

B CC

B

BEsat CC

B

R

V R

V V

I    (2) (với VBEsat  0,8V)

Muốn T1 bão hòa phải có:

sat

C B

I I

I k I

Suy ra độ rộng xung tính theo công thức: tx = 0,69 RB1.C

Hình 3.3: Mạch đơn ổn dùng 1 nguồn

VCC = 12V; RC = 1kΩ → 1,5kΩ

RB = 22kΩ → 47kΩ; C = 10F

RI = 10kΩ; CI = 0,1µF; Led 10mA

5 THỰC TẬP:

5.1 Lắp mạch đơn ổn dùng 1 nguồn:

Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 10F Tính độ rộng xung khi có xung kích ngõ vào

Công thức tính độ rộng xung là: tx = 0,69 RB C tx = ………

Đo điện áp của 2 transistor ở 2 trạng thái: 1- T 1 bão hoà- T 2 ngưng dẫn

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của Led ở trạng thái trên: Led: -

1- T 1 ngưng dẫn- T 2 bão hoà

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của Led ở trạng thái trên: Led: -

Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

-

5.2 Lắp mạch đơn ổn độ rộng xung dài Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 100F Tính độ rộng xung khi có xung kích ngõ vào Công thức tính độ rộng xung là: tx = 0,69 RB C tx = ………

Đo điện áp của 2 transistor ở 2 trạng thái: 1- T 1 bão hoà- T 2 ngưng dẫn

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của Led ở trạng thái trên: Led: -

1- T 1 ngưng dẫn- T 2 bão hoà

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của Led ở trạng thái trên: Led: -

Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

-

Bài 4 MẠCH ĐA HÀI PHI ỔN

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý mạch đa hài đơn ổn dùng transistor,

điện áp các chân cùng dạng sóng ở các chân B và C

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải xác định được trạng thái của mạch dựa vào điện áp các chân

transistor trong mạch, tính được độ rộng của xung đơn ổn

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuậtxung, linh kiện

điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký

t2

Hình 4-3 : Dạng sóng ở các chân

5 THỰC TẬP:

5.1 Lắp mạch phi ổn đối xứng

Chọn RC = 1k nối tiếp với Led, RB = 47k, tụ C = 100F Tính chu kỳ xung vuông ra và tần số của xung

T = ……… f = ………

Đo điện áp của 2 transistor ở 2 trạng thái: 1- T 1 bão hoà- T 2 ngưng dẫn

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của 2 Led ở trạng thái trên: Led1: -; Led2: -

1- T 1 ngưng dẫn- T 2 bão hoà

VC1 = ………V ; VC2 = ………V VB1 = ………V; VB2 = ………V Cho biết trạng thái của Led ở trạng thái trên: Led1: -; Led2: -

Cho biết trạng thái của 2 Led ở 2 trạng thái trên Đếm thời gian đổi trạng thái thực tế so với lý thuyết Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

5.2 Lắp mạch phi ổn đối xứng tần số cao Lắp lại mạch trên nhưng với tụ C = 0,1 F Dùng dao động ký để xem dạng sóng ở các chân B và C Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

5.3 Lắp mạch phi ổn có thể thay đổi tần số bằng biến trở

Hình 4.4: Mạch phi ổn đổi tần số

Chọn tụ C = 100F, biến trở có trị số VR = 50k Nhận xét trạng thái của 2 Led khi điều chỉnh biến trở:

Dùng dao động ký để xem dạng sóng ở các chân khi điều chỉnh biến trở VR khi dùng tụ C = 0,1 F

Nhận xét:

-

-

-

-

-

5.4 Vẽ dạng sóng ở các chân B và C của 2 transistor -

-

-

-

-

5.5 Giải thích nguyên lý -

-

-

-

-

-

+V CC

R 1 R C2

R C1

T 1

T 2

R 2

C 1

C 2 VR

Bài 5 MẠCH TẠO XUNG DÙNG OP-AMP

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ nguyên lý tạo xung dùng op-amp trên cơ sở

mạch khuếch đại so sánh, có thể ứng dụng tính nạp xả của tụ kết hợp với op-amp để tạo xung vuông và xung tam giác

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt nguyên lý hoạt động của mạch tạo xung vuông dùng

transistor và mạch tạo xung vuông dùng Op-Amp

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuậtxung, thực tập

khuếch đại thuật toán, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động

2 + -

100k +V CC

+V CC

100k

10k 10k

kích đổi trạng thái bằng xung âm kích đổi trạng thái bằng xung dương

Công tắc S có điểm chung nối masse xem như xung âm kích điều khiển F/F Công tắc S

có thể nối lên nguồn +VCC qua điện trở để kích đổi trạng thái của F/F như xung dương kích điều khiển F/F Trường hợp này, xung dương phải được đưa vào OP-AMP  đang bão hòa dương

R

R R RC

Suy ra, tần số của tín hiệu được tính theo công thức: f = 1

T

)(

2ln

)(

2

R

VR R R

C VR R

Nhận xét:

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5.2 Mạch dao động tích thoát: Lắp mạch dao động tích thoát như hình 5.3, chọn R = 22k, C = 0,1F, R1 = 10k, và R2 = 5k Dùng dao động ký đo dạng sóng ở các chân In+ , chân In- và chân Out Vẽ các dạng sóng trên lên sơ đồ hình 5.3 -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Bài 6 MẠCH TẠO XUNG DÙNG IC 555

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IC 555, ứng

dụng IC 555 trong các mạch tạo xung vuông và xung răng cưa cũng như các mạch định thời gian

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải hiểu cấu trúc trong IC 555 để có thể phân tích nguyên lý hoạt

động các mạch ứng dụng cơ bản của IC 555

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuật xung, thực tập

khuếch đại thuật toán, linh kiện điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động

ký

4 LƯỢC THUYẾT:

Chân 1 : GND (nối đất) Chân 2 : Trigger Input (ngõ vào xung nảy) Chân 3 : Output (ngõ ra)

Chân 4 : Reset (hồi phục) Chân 5 : Control Voltage (điện áp điều khiển) Chân 6 : Threshold (thềm - ngưỡng)

Chân 7 : Dirchage (xả điện) Chân 8 : + VCC (nguồn dương)

1

+ -

2

+ -

Hình 6.3: Mạch đa hài phi ổn

Hình 6.4: Dạng điện áp tại các chân

5 THỰC TẬP:

5.1 Mạch đa hài phi ổn tần số thấp: (có thể sử dụng mô hình)

Lắp mạch phi ổn theo sơ đồ hình 6.3 Chọ tụ C = 47 F, RA = 33k, RB = 33k

Tính chu kỳ của xung vuông ra: T = 0,69 (RA + 2RB) C = -

Suy ra tần số của xung vuông:

C R R

11





Đo điện áp tại các chân 5, 2-6, 7, 3:

V5 = -V, V2-6 = -V, V7 = -V, V3 = -V

Nhận xét:

-

-

-

-

-

-

Nếu dùng dao động ký để đo dạng sóng thì có nhận xét gì? Giải thích lý do cho hiện tượng đó -

-

-

-

-

-

5.2 Mạch đa hài phi ổn tần số cao: (có thể sử dụng mô hình) Thay tụ C = 0,1 F Tính lại tần số dao động của mạch: f = -

Nếu dùng dao động ký để đo dạng sóng và cho nhận xét: -

-

-

-

-

-

Giải thích lý do cho sự khác nhau giữa hai trường hợp: -

-

-

-

-

-

5.3 Mạch đa hài đơn ổn: (có thể sử dụng mô hình)

Lắp mạch đơn ổn theo sơ đồ lý thuyết Chọ tụ C = 47 F, RT = 100k

Tính độ rộng của xung vuông ra: ton = 1,1 RT.C = -

Cho xung kích vào chân 2, nhận xét trạng thái của Led Có thể dùng volt kế DC để đo và theo dõi sự thay đổi điện áp ở các chân 6, 7, 3 Nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

5.4 Lắp mạch trì hoãn kiểu đơn ổn theo hình 6.3 Chọ tụ C = 100 F, RT = 220k Tính thời gian trễ: ttrễ = 1,1 RT.C = -

Đo điện áp tại các chân 5, 2-6, 3 và theo dõi sự biến thiên điện áp của các chân này: V5 = -V -V, V2-6 = -V -V, V3 = -V -V Cho nhận xét: -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Bài 7 MẠCH SCHMITT TRIGGER

1 MỤC ĐÍCH: Giúp cho sinh viên hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mạch

Schmitt Trigger, nguyên lý các mạch đổi từ tín hiệu analog ở ngõ vào thành tín hiệu digital

ở ngõ ra

2 YÊU CẦU: Sinh viên phải phân biệt các công thức tính điện áp ngưỡng ở ngõ vào, hai

mức điện áp ở ngõ ra

3 THIẾT BỊ: Bảng thử nghiệm mạch điện tử, mô hình thực tập Kỹ thuật xung, linh kiện

điện tử rời, máy đo VOM, máy phát sóng hạ tần, dao động ký

4 LƯỢC THUYẾT:

Hình 7-3: Mạch Schmitt Trigger cơ bản

Điện áp vào ngưỡng cao VTH+:

V R

R R

V V

E C

CEsat CC

R R

V V

E C

CEsat CC

+VCC

5 THỰC HÀNH:

5.1 Lắp mạch ST theo sơ đồ hình 7.3

trên với +VCC = 12V, RC1 = 4,7k, RC2 = 1,5k, RE = 470, RB = 2.2k

Tính điện áp ngưỡng cao VTH+ và ngưỡng thấp VTH- :

VTH+ = - V VTH- = - V

Đo điện áp tại các chân của hai transistor:

VC1 = - V VC2 = - V

VB1 = - V VB2 =. - V

VE1 = - V VE2 = - V

Đo điện áp tại các chân của hai transistor:

VC1 = - V VC2 = - V

VB1 = - V VB2 =. - V

VE1 = - V VE2 = - V

Đo điện áp tại các chân của hai transistor:

VC1 = - V VC2 = - V

VB1 = - V VB2 =. - V

VE1 = - V VE2 = - V

Nhận xét:

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

* GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ KỸ THUẬT

* GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

2- Kỹ thuật xung căn bản và nâng cao (tái bản lần thứ 6) 3- Điện tử ứng dụng trong công nghiệp- Tập 1 (tái bản lần thứ 4)

* GIÁO TRÌNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

* GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA

1- Lập trình với PLC Logo, Easy và S7-200 (tái bản lần thứ 8) 2- Lập trình với PLC Zen, CPM2A và Inverter Omron (tái bản lần thứ 5) 3- Cảm biến -Đo lường và điều khiển (tái bản lần thứ 3)

* GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG

1- Sửa chữa Thiết bị Điện - Điện tử gia dụng (đã xuất bản)

TỦ SÁCH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

CỦA TÁC GIẢ NGUYỄN TẤN PHƯỚC