TÀI LIỆU hướ NG dẫn THỰ c HÀNH – THÍ NGHIỆM điệ n tử TƯƠNG tự số

NGHIỆM Xây dựng một số mạch - Cung cấp cho sinh viên kỹ năng thiết kế mạch mới, cải hoán mạch cũ đối với các mạch tương tự, số; K ỹ năng kiểm tra và kiểm nghiệm tính năng của mạch điện t

TRƯỜNG ĐẠ I H Ọ C HÀNG H Ả I VI Ệ T NAM

KHOA ĐIỆ N – ĐIỆ N T Ử

NGHIỆM Xây dựng một số mạch

- Cung cấp cho sinh viên kỹ năng thiết kế mạch mới, cải hoán mạch cũ đối với các mạch tương tự, số; K ỹ năng kiểm tra và kiểm nghiệm tính năng của mạch điện tử tương tự và điện tử số.

- Rèn luyện kỹ năng hoạt động nhóm và sự tỉ

mỉ, cần mẫn cho sinh viên.

- Giúp cho sinh viên khá và giỏi phát huy tối

đa kiến thức của bài học.

2) Giới thiệu các bộ thực hành – thí nghiệm

2.1 KIT thí nghiệm mạch logic.

Module thực hành – thí nghiệm bao gồm các phần tử logic

cơ bản (Cổng OR, AND, NOR, NAND); Flip – Flop loại RS,

JK, cần thiết cho các bài thực hành – thí nghiệm Các dây kết nối được đấu nối trên bề mặt của KIT thực hành – thí nghiệm để thuận tiện cho sinh viên.

a) Nguồn cung cấp cho bộ KIT:

KIT thí nghiệm mạch logic sử dụng nguồn

110V/ 50 Hz

b) Nguồn phát tín hiệu số.

c) Các phần tử logic cơ bản:

d) Bộ chuyển đổi hệ thập phân sang BCD:

e) Bộ chuyển đổi BCD sang hệ thập phân.

f) Các loại Flip - Flop và màn hình hiển thị

IC 74LS00, IC 74LS20 , Tụ điện, điện trở các loại, led bảy vạch, led đơn, nguồn cung cấp ,, …

3) Phương pháp đánh giá kết quả thực hành – thí nghiệm của sinh viên.

- Sinh viên sẽ được chia theo nhóm nhỏ, mỗi một nhóm sẽ được phát thiết bị để xây dựng mạch, triển khai th ực hành – thí nghiệm một cách độc lập.

tiến hành làm các bài thực hành – thí nghiệm theo yêu cầu Khi hết thời gian cho phép, các nhóm sẽ

hỗ trợ của các thiết bị đo.

- Viết báo cáo kết quả các bài thực hành – thí nghiệm

4) Công tác chuẩn bị của Sinh viên.

- Chuẩn bị kỹ phần lý thuyết đã học có liên quan tới bài thực hành – thí nghiệm

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

- Xây dựng các bài sẽ thực hành – thí nghiệm theo yêu cầu trên giấy trước khi lắp mạch thật.

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

5) Cán bộ phụ trách hướng dẫn thực hành – thí nghiệm.

- Cán bộ hướng dẫn tiến hành hướng dẫn chung cho cả lớp về Module thực hành – thí nghiệm, dụng cụ, các nội quy, quy định về an toàn trong phòng thực hành – thí nghiệm

- Hướng dẫn các nhóm tiến hành từng nội dung yêu cầu thực hành – thí nghiệm

- Kiểm tra và đánh giá kết quả thực hành – thí nghiệm của các nhóm.

6) Tài liệu tham khảo

[1]. Trần Sinh Biên, Điệ n t ử s ố, Nhà xuất bản Hàng Hải, 2015.

[2]. Cảm nang tra cứu linh kiện điện tử

PHẦN II: NỘI DUNG CHI TIẾT CÁC BÀI THTN

Bài 1: Xây dựng một số mạch ứng dụng khuếch đại thuật toán

1) Mục tiêu

1.1 Ứng dụng được mạch khuếch đại thuật toán để xây dựng một số mạch cơ bản như mạch khuếch đại thuận, mạch khuếch đại đảo, mạch cảm biến ánh

sáng.

1.2 Luyện cho học sinh kỹ năng kết nối mạch

và xây dựng, kiểm nghiệm tính năng mạch điện tử

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

2 Công tác chuẩn bị của sinh viên

2.1 Đọ c k ỹ l ạ i ph ầ n lý thuy ế t gi ảng viên đã giả ng trên

l ớ p, tài li ệu hướ ng d ẫ n th ự c hành – thí nghi ệ m , đố i chi ế u v ớ i các thi ế t b ị t ạ i phòng th ự c hành – thí nghi ệ m.

2.2 Tìm hiểu hoạt động phần tử khuếch đại thuật toán, cách đấu nối mạch.

3 Trang bị cần thiết

3.1 Card logic test (test board), IC LM324, led đơn, điện trở các loại, quang trở, dây đồng một lõi loại nhỏ.

3.2 Đồng hồ vạn năng, nguồn cung cấp.

sơ đồ để tri ể n khai m ạ ch th ự c)

4.1 Xây dựng mạch khuếch đại thuận (không đảo) sử dụng khuếch đại thuật toán (Thực hiện trên testboard)

Xây dựng mạch khuếch đại thuận sử dụng IC LM324 ( M ạ ch s ử d ụ ng ngu ồn đôi ±12V).

4 Các n ộ i dung, quy trình

N ộ i dung: (Sinh viên th ự c hi ệ n m ộ t trong ba

Hình 1.1 M ạ ch khu ếch đạ i thu ậ n s ử d ụ ng khu ếch đạ i

thu ậ t toán.

a) Xác đị nh h ệ s ố khu ếch đạ i c ủ a m ạ ch và so sánh v ớ i lí thuy ế t.

b) Thay đổ i bi ế n tr ở , quan sát hi ện tượ ng c ủ a LED, gi ả i thích hi ện tượ ng Ti ến hành đo giá trị điện áp ra khi thay đổ i bi ế n tr ở

c) Tại sao khi biến trở thay đổi tới một vị trí nhất định thì điện áp ra không thay đổi nữa?

4.2 Xây d ự ng m ạ ch khu ếch đại đả o s ử d ụ ng khu ếch đạ i thu ậ t toán (Th ự c hi ệ n trên testboard) Xây d ự ng m ạ ch khu ếch đạ i s ử d ụ ng IC LM324 ( M ạ ch s ử d ụ ng ngu ồn đôi

±12V ).

Hình 1.2 M ạ ch khu ếch đại đả o s ử d ụ ng khu ếch đạ i

c) Tại sao khi biến trở thay đổi tới một vị trí nhất định thì điện áp ra không thay đổi nữa?

Hình 1.3 M ạ ch c ả m bi ế n ánh sáng

s ử d ụ ng khu ếch đạ i thu ậ t toán.

a) Thay đổi cường độ ánh sáng chi ế u vào quang tr ở ; Quan sát và

- Đề xu ấ t ý ki ế n cá nhân.

- Nộp báo cáo ghi chép các thông số rút ra từ bài thực hành – thí nghiệm.

Bài 2: Xây d ự ng m ộ t s ố m ạ ch t ổ h ợ p

1) Mục tiêu

1.1 Hệ thống hoá các phương pháp xây dựng mạch

từ các phần tử logic khác nhau, các mạch tổ hợp thường gặp để thoả mãn các quan hệ hàm cho trước.

1.2 Xây dựng các mạch tổ hợp sử dụng KIT thí nghiệm mạch logic, các mạch tổ hợp thường gặp (mạch giải mã, dồn kênh, phân kênh)

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

và kỹ năng xây dựng mạch.

2) Công tác chuẩn bị của sinh viên

2.1 Đọ c k ỹ l ạ i ph ầ n lý thuy ế t gi ảng viên đã giả ng trên

l ớ p, tài li ệu hướ ng d ẫ n th ự c hành – thí nghi ệ m , đố i chi ế u v ớ i các thi ế t b ị t ạ i phòng th ự c hành – thí nghi ệ m. 2.2 Tìm hiểu các cổng logic cơ bản, các mạch tổ hợp thường gặp như mạch giải mã, dồn kênh, phân kênh; cách phân tích, thiết kế mạch tổ hợp.

3) Trang bị cần thiết

3.1 KIT thực hành – thí nghiệm mạch logic, testboard, IC 74LS00, IC 74LS151, IC 74LS20.

3.2 Nguồn điện 110V/ 50 Hz, nguồn 5 VDC.

3.3 Dây nối, LED đơn, điện trở các loại, đồng

a) Dùng các phần tử logic để thành lập mạch thực hiện hàm Q1(A,B,C) (Thực hiện trên KIT thí

nghiệm mạch logic).

b) Dùng mạch dồn kênh (MUX) với 8 đầu vào thông tin (74LS151) để thực hiện hàm Q1 (Thực hiện đấu nối trên Testboard).

c) Dùng các phần tử logic để thành lập mạch thực hiện hàm Q2(A,B,C) (thiết kế trên giấy)

d) Dùng mạch giải mã “1 từ 16” hay còn gọi là mạch “vào 4 ra 16”- IC 74LS154 và các phần tử

NANDgiấy) 4 đầu vào(IC 74LS20) để thành l ậ p m ạ ch th ự c hi ệ n các hàm Q1 và Q2 (thiết kế trên

4.3 Câu hỏi mở rộng:

a) Nếu không có MUX 8 đầu vào thông tin

IC74LS151 hãy thành lập nó từ 2 MUX 4 đầu

vào thông tin IC74LS153 (thiết kế trên giấy)

b) Hãy thành lập mạch giải mã “1 từ 32”(giải

mã vào 5 ra 32) từ 2 IC 74LS154 (thiết kế trên giấy)

- Chỉnh định các tham số điều khiển nếu có;

- Đề xu ấ t ý ki ế n cá nhân;

- Nộp bản báo cáo ghi chép các thông số rút ra từ bài thực hành – thí nghiệm.

7

Bài 3: Xây d ự ng m ạch dao độ ng và b ộ đế m

2) Công tác chuẩn bị của sinh viên

l ớ p, tài li ệu hướ ng d ẫ n th ự c hành – thí nghi ệ m , đố i chi ế u v ớ i các thi ế t b ị t ạ i phòng th ự c hành – thí nghi ệ m.

2.2 Tìm hiểu các cổng logic cơ bản, IC chuyên dụng; cách phân tích, thiết kế bộ đếm.

3) Trang thiết bị cần thiết

- Card logic test (test board);

- IC 74LS00, IC 555, IC 74LS192, IC 7447;

- Led đơn, led 7 đoạn; Đồ ng h ồ v ạn năng.

của tụ điện có thể được điều chỉnh để tín

hiệu đầu ra thoả mãn yêu cầu bài ra); điện trở các loại.

- Dây đồ ng m ộ t lõi lo ạ i nh ỏ

Xây dựng mạch dao động tạo sóng

Chú ý: Ch ọ n R1=R2=R; C1=C2=C d ạng sóng thu đượ c s ẽ

đố i x ứ ng,T ầ n s ố f=1/2(R+R3)C

4.1b T ạ o m ạch dao độ ng s ử d ụng Timer 555 theo sơ đồ

(Xây d ự ng trên testboard)

Mạch dùng 2 điện trở và 1 tụ điện để xác định tần số và chu trình làm việc của tín hiệu ra Khi vừa cấp nguồn 5V, tụ điện ở điện thế 0V tức dưới ngưỡng Vcc/3 Mức thấp này tồn tại

8

ở ngõ lật (Triger) làm cho Timer 555 lật và ngõ ra lên cao, đồng thời tụ nạp về hướng Vcc qua hai điệ n tr ở R1và R2, nhưng khi tụ n ạp đến điệ n th ế c ủ a t ụ b ằng ngưỡ ng trên 2Vcc/3 FlipFlop l ậ t tr ạ ng thái và ngõ ra xu ố ng th ấ p (x ấ p x ỉ 0V) Lúc b ấ y gi ờ transistor T2 d ẫ n và t ụ phóng điệ n qua điệ n tr ở R2 v ề hướng 0V Khi điệ n th ế c ủ a t ụ b ằng ngưỡng dướ i Vcc/3 FlipFlop tr ở l ạ i tr ạ ng thái ban đầu và ngõ ra lên cao, transistor T2 ngưng và tụ l ạ i n ạ p lên v ề hướ ng Vcc K ế t qu ả là ở ngõ ra ta thu đượ c tín hi ệ u xung vuông.

74192 (Xây dựng trên Testboard )

4.4 Câu hỏi mở rộng:

- Sử dụng IC 74192 đê xây dựng bộ đếm có hệ số đếm Kđ=100, Kđ=1000 (thi ế t k ế trên gi ấ y).

- Từ mạch đếm đã xây dựng, thiết kế bộ đếm ngược, bộ đếm với hệ số đếm bất kỳ (thi ế t k ế trên

- Đề xu ấ t ý ki ế n cá nhân;

bài thực hành – thí nghiệm.

9

Sơ đồ chân của một số IC trong bài thực

hành – thí nghiệm

Vcc D4 D5 D6 D7 A B C

Vcc 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y

LM3 24

10