BÀI tập lớn thiết kế mạch mạch tạo xung vuông cơ bản dùng IC555 với duty cycle 50%

LỜI CAM ĐOANTôi cam đoan rằng báo cáo thực tập này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề t

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG

MÔN ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN

Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Nguyễn Hữu Minh Châu

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Lê Bảo Duy

Mã số SV: 1953020068

Lớp: 19ĐHĐT02

TP Hồ Chí Minh-2021

LỜI CẢM ƠN

Em cảm ơn thầy đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn em cùng cả lớp trong học kì vừa qua Em chúc thầy có thật nhiều sức khỏe và vui vẻ trong mùa dịch này ạ

Em xin trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan rằng báo cáo thực tập này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ

đề tài nghiên cứu khoa học nào

Ngày 5 Tháng 1 Năm 202 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Lê Bảo Duy

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày Tháng…….Năm 20XX

Giáo viên hướng dẫn (ký tên và ghi họ tên)

MỤC LỤC

1.1 Thiết kế mạch: Mạch tạo xung vuông cơ bản dùng IC555 với Duty cycle

NỘI DUNG

1.1 Thiết kế mạch: Mạch tạo xung vuông cơ bản dùng IC555 với Duty cycle 50%

1.1.1 IC 555

- IC 555 là một trong những IC thông dụng khi bạn đi theo con đường điệ Đây là

vi mạch định thời gian đầu tiên và đến nay vẫn còn được phổ biến cho nay Ngõ

ra của 555 sẽ tạo ra một xung vuông mà chúng ta hay dùng để kích c clock các

IC khác Phương pháp tạo xung clock dùng 555 được cho là đơn giả chuẩn xác hơn các cách khác như dùng Transistor, Opamp …

- Thông số chuẩn của IC 555 sẽ được liệt kê như sau:

 Với nguồn điện áp đầu vào nằm trong dải từ 2 – 18V;

 Dòng điện tiêu thụ: 6 – 15mA;

 Công suất tiêu thụ lớn nhất (Pmax): 600mW;

 Điện áp logic đầu ra ở mức cao (mức 1): 0.5 – 15V;

 Điện áp logic đầu ra ở mức thấp (mức 0): 0.03 – 0.06V;

- IC 555 dòng NE

Lý do chọn 555:

• 555 rất phổ biến

• Mạch tạo xung dùng IC này rất dễ làm, dễ giải thích, dễ hiểu nguyên lý việc của nó 

Sơ đồ chân:

+ 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 đư dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng cá 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 của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứn 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 ma thì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thư hay nối chân này lên VCC

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn tron IC

555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không 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 t này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện khác 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 đ lại.ngược lại thì nó mở ra

+ Chân số 8(VCC) không cần nói chúng ta cũng biết chân này dùng để cấp áp cho IC555 hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp

từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là con NE7555)

1.1.2.Nguyên lý hoạt động:

Ở trên mạch H đang ở mức 1 và gần bằng Vcc; L là mức 0 Sử dụng FF – RS

 Khi S = [1] thì Q = [1] và = Q- = [ 0]

 Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và =Q- = [0]

 Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0]

 Khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì Q-= [1], lúc này Transistor sẽ mở dẫn, cực C sẽ được nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ

C, điện áp ở chân 6 không vượt quá ngưỡng V2 Do lối ra của OP – AMP 2 lúc này đang ở mức 0, FF sẽ không được reset

 Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)C

Tụ C nạp điện áp từ 0V -> ⅓ Vcc:

 Lúc này V+1(V+ OA1) > V-1 Do đó OA1 (ngõ ra của OA1) có mức logic 1(H)

 V+2 < V-2 (V-2 = ⅔ Vcc) Do đó OA2 = 0(L)

 R = 0, S = 1 –> Q = 1 /Q (Q đảo) = 0

 Q = 1 –> Ngõ ra = 1

 /Q = 0 –> Transistor hồi tiếp lúc này không dẫn

(OA viết tắt: OP – AMP)

Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp ⅓ Vcc -> ⅔ Vcc:

 Lúc này, V+1 < V-1 Do đó OA1 = 0

 V+2 < V-2 Do đó OA2 = 0

 R = 0, S = 0 –> Q, /Q sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=1, /Q=0)

 Transistor lúc này vẫn không dẫn

Tụ C nạp qua ngưỡng ⅔ Vcc:

 Lúc này, V+1 < V-1 Do đó OA1 = 0

 V+2 > V-2 Do đó OA2 = 1

 R = 1, S = 0 –> Q=0, /Q = 1

 /Q = 1 –> Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V !

 Tụ C xả qua Rb Với thời hằng Rb.C

 Điện áp trên tụ C giảm xuống do do lúc này tụ C đang trong quá trình xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống dưới ⅔ Vcc

Tụ C tiếp tục xả từ điện áp ⅔ Vcc – ⅓ Vcc

 Lúc này, V+1 < V-1 Do đó OA1 = 0

 V+2 < V-2 Do đó OA2 = 0

 R = 0, S = 0 –> Q, /Q sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=0, /Q=1)

 Transistor vẫn đang dẫn

Tụ C xả qua ngưỡng ⅓ Vcc:

 Lúc này V+1 > V-1 Do đó OA1 = 1

 V+2 < V-2 (V-2 = ⅔ Vcc) Do đó OA2 = 0

 R = 0, S = 1 –> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0

 Q = 1 –> Ngõ ra = 1

 /Q = 0 –> Transistor không dẫn -> chân 7 ở mức thấp và tụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là ⅓ Vcc

1.2 Tính toán

Duty cycle D% = 55%

Với C1 = 22uF

Ta tạo xung với chu kì là T = 4s

D% = t on

T => ton = 0,55.4 = 2,2 s

T = ton + toff => toff = T - ton = 4 - 2,2 = 1,8 s

toff = ln2.R2.C1 => R2 = t off

ln 2.C 1 = ln 2.22.101,8 − 6 = 118k

ton = ln2.(R1+R2).C1 => R1 = ln 2.C 12,2 - R2 = ln 2.22.102,2 − 6 - 118k = 26k

Vậy ta có được các thông số R1 = 26k, R2 = 118k, C = 22uF

1.3 Mô phỏng

Các linh kiện được sử dụng: CAP, CAPACITOR, DIODE, LED-GREEN, NE555, RES

+ R1 = 26k, R2 = 118k, R3 = 1k

+ C1 = 22uF, C2 = 1nF

 Khi cho mạch chạy:

 Quan sát OSC:

1.4 Kết quả mô phỏng

1.4.1.Mạch đo áp

1.4.2 Mạch đo dòng

Bảng kết quả đo U và I:

1.5 Các hình ảnh về kết quả đo OSC

 Quan sát OSC đo được ton :

 Quan sát OSC đo được toff :

 Quan sát OSC đo chu kì T:

 Quan sát OSC đo độ cao xung:

- So sánh giữa kết quả tính toán và kết quả mô phỏng ta thấy toff đúng với kết quả tính toán

 Nhận xét: So sánh với kết quả tính toán ta thấy kết quả mô phỏng tương đối

chính xác đúng như chu kì đã cho Nhìn chung mạch chạy ổn định, độ cao xung cũng phù hợp với thông số đưa vào là 5V