đồ án thiết kế một mạch chọn kênh gồm 7 đầu vào và một đầu ra

ThiÕt kÕ m¹ch chän kªnh 7 ®Çu vµo vµ 1 ®Çu ra sao cho mét trong çc ®Çu vµo ®îc chän th× çc ®Çu vµo kh¸c kh«ng kh¶ n¨ng ®îc lùa chän n÷a, víi çc yªu cÇu sau : §Çu ra giao tiÕp víi 1 bãng ®Ìn chßn 200w220v (sao cho çc bãng ®Ìn chíp t¾t liªn tôc ). §ång thêi ®Çu ra giao tiÕp víi chu«ng 50hz200v10w trong thêi gian 5s.Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n chóng em ®• gÆp nhiÒu khã kh¨n vÒ mÆt thêi gian cung nh nguån tµi liÖu cã h¹n song ®îc sù híng dÉn vµ chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy

Trang 2

Giảng viên hớng dẫn: Thạc sĩ Phạm Xuân Bách

Bảng Theo Dõi Tiến Độ

Kết luận Của Ngời Hớng Dẫn:

Đồng ý cho phép sinh viên :Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên đợc bảo vệ đồ án:

Giảng viên hớng dẫn

(Ký tên)

- -

Sinh viên thực hiện: Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên

STT Thời gian Nội dung Nhận xét của GVHD

1 Từ … đến …

2

3

4

5

Trang 3

- -Mục Lục Lời nói đầu: Chơng I:Tổng quan về cơ sở lý thuyết Phần 1:Các cổng logic cơ bản 1.1: Cổng và (AND gate) 1.1.2: Cổng hoặc (OD gate) 1.1.3 : Cổng và đảo (NAND gate) 1.1.4:Cổng hoặc đảo (NOR gate) 1.1.5:Cổng hoặc loại trừ 1.1.6:Cổng hoặc loại trừ 1.1.7:Cổng đảo 1.1.8:Cổng đệm 1.2: Các Flip –Flop cơ bản 1.2.1: Flip-Flop RS 1.2.2: Flip-Flop JK Phần 2: Giới thiệu về IC555 và phần tử giao tiếp SCR 1.1 :Giới thiệu về IC555 1.2 :Phần tử giao tiếp SCR 1.2.1: Ký hiệu Sinh viên thực hiện: Ngô Thị Mơ - Lê Thị Liên

Trang 4

PhÇn III: TÝnh to¸n vµ chän linh kiÖn phÇn giao tiÕp

Trang 5

Tài liệu tham khảo

Lời Nói Đầu

thuật và đóng góp không nhỏ vào sự phát triển đó là sự ra đời của các thiết bị bándẫn,các IC đã giải quyết đợc rất nhiều khó khăn trong lĩnh vực công nghệ và đã mở

ra một kỷ nguyên “kỹ thuật số”

Bớc sang thế kỷ XXI xã hội ngày càng phát triển, con ngời ngày càng có nhucầu cao trong cuộc sống đòi hỏi các phơng tiện phục vụ đời sống con ngời ngàycàng phát triển Hầu hết tất cả các thiết bị điện tử từ nhỏ đến lớn nh máy giặt, điều

Trang 6

hoà, tivi, VCD, CD, photocopy, máy in máy tính … đều đợc trang bị kỹ thuật vi sử

lý độc đáo và ngày càng tân tiến, với những u điểm vợt trội nh các linh kiện nhỏgọn, tính tơng thích cao giá thành rẻ Nên các thiết bị sử dụng kỹ thuật số đã và

đang đợc xã hội đón nhận và sử dụng đặc biệt trong các ngành công nghệ kỹ thuậtcao, trong lĩnh vực quân sự và công nghệ thông tin đang dần đa nhân loại vào cuộcsống mới “cuộc sống số”

Môn học kĩ thuật số là một môn khoa học có vai trò hết sức quan trọng giúp

cho các sinh viên có đợc những kiến thức cơ bản về kỹ thuật số, về những phần tửbán dẫn, nhng con IC, giúp sinh viên có thêm kiến thức năng lực và tự tin bớc vàocuộc sống

Là sinh viên khoa Điện - Điện Tử của ĐHSPKT Nam Định đang đợc học môn kỹthuật số Với những kiến thức đã học, đặc biệt là sự hớng dẫn giúp đỡ của thầy giáo:

Phạm Xuân Bách, chúng em đã đợc thực hiện đề tài.

Thiết kế mạch chọn kênh 7 đầu vào và 1 đầu ra sao cho một trong các đầuvào đợc chọn thì các đầu vào khác không khả năng đợc lựa chọn nữa, với các yêucầu sau :

Đầu ra giao tiếp với 1 bóng đèn chòn 200w/220v (sao cho các bóng đèn chớp tắtliên tục )

Đồng thời đầu ra giao tiếp với chuông 50hz/200v/10w trong thời gian 5s.Trongquá trình thực hiện đồ án chúng em đã gặp nhiều khó khăn về mặt thời gian cung

nh nguồn tài liệu có hạn song đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy: Phạm

Xuân Bách mà chúng em đã hoàn thiện đề tài của mình.

Trang 8

M(L) M(H)

M(H) M(L)

Trang 9

Víi A,B,…,N lµ c¸c biÕn sè ë ®Çu vµo

Y lµ hµm sè hay kÕt qu¶ ë ®Çu ra

Trang 11

1.1.3 Cæng Vµ §¶o ( NAND gate)

Trang 12

E Cổng NAND có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản :

Trang 13

Cổng Nor 2 đầu vào hoạt động theo bảng chân lý trên, chỉ khi nào cả hai đầuvào đổi mức thấp thì đầu ra ở mức cao, còn lại tất cả các trờng hợp khác đầu ra đều

ở mức thấp

D Cổng Nor có cấu trúc bằng các công tắc cơ khí:

E Cổng Nor có cấu trúc bằng một mạch bán dẫn đơn giản:

Trang 14

Chỉ khi nào cả hai đầu vào đều ở mức thấp(hai công tắc đấu xuống mass) thì

đầu ra ở mức cao, còn lại các trờng hợp khác đầu ra ở mức thấp

Trang 15

Tõ b¶ng ch©n lý ta thÊy khi c¶ 2 ®Çu vµo ë møc cao hoÆc ë møc thÊp th× ®Çu

ra cã møc cao Cßn khi mét trong hai ®Çu vµo ë møc thÊp hoÆc ë møc cao th× ®Çu ra

Trang 16

Cổng hoặc loại trừ đảo là một cổng logic có khả năng thực hiện thuật toán phủ

định tổng logic khác dấu của các biến số ở đầu vào

B A

Trang 17

1.1.7 Cổng đảo (Inverter gate)

E Cổng NOT có cấu trúc bằng một bán dẫn đơn giản:

Trang 19

Ký hiÖu cña FF kiÓu RS dïng c¸c cæng NAND hai ®Çu vµo

Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« ThÞ M¬ - Lª ThÞ Liªn

Trang 20

Víi R vµ S lµ hai ®Çu vµo (S= Set, R= Reset)

D.M¹ch ®iÖn thÓ hiÖn:

S

QCK

Trang 21

1 1 1 Cấm

Căn cứ vào bảng chân lý ta thấy khi CK ở mức thấp thì hai cổng NAND

ở đầu vào bị khoá vì vậy cả 2 tín hiệu ở 2 đầu vào S và R không đợc truyềntới đầu ra Khi CK ở mức cao thì 2 cổng NAND ở đầu vào đợc mở ra

1.2.2.Filp- Flop JK.

A Sơ đồ cấu trúc FFJK

Các FF kiểu RS có điểm không thuận tiện là khi R=S=1 hoặc R=S=0 thì các đầu

khắc phục bằng cách đa thêm 2 mạch AND ở đầu vào R và S

Trang 22

Căn cứ vào bảng trạng thái ta thấy FF-Jk đã khắc phục đợc trạng thái bất trờngcủa FF-RS, đó là các trạng thái mà các đầu tra đều bằng 1 là các trạng thái không

có ý nghĩa trong thực tế

Giản đồ xung theo thời gian:

Giả sử ta có FF-JK tác động bởi cạnh xuống ở xung CK thì gi đồ thời gian của nó

Trang 23

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: voltage(điện áp điều khiển)

Trang 24

SCR đợc cấu tạo từ 4 lớp bán dẫn P1- N1-P2-N2 đặt xen kẽ nhau Giữa các lớp bán

Trang 25

Nguồn có nhiệm vụ cung cấp tạo ra năng lợng cần thiết để cung cấp cho cácthiết bị làm việc thông thờng Nguồn năng lợng do bộ nguồn một chiều lấy từnguồn xoay chiều hoặc từ pin ắcquy.

Nguồn gồm có:

Biến áp: Có nhiệm vụ biến điện áp xoay chiều thành điện áp một

- ổn áp: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều ( dòng điện một

thay đổi cũng thờng dùng IC ổn áp 7805Nguyên lý : Khi nguồn đa vào mạch chọn kênh sau khi chọn kênh đa vàomạch giao tiếp tại mạch giao tiếp ccó mạch tạo xxung đợc đa vào và để kíchcho mạch giao tiếp bóng đèn chớp tắt liên tục

2.2.3 Chọn kênh

Các bộ chọn kênh ( Muti ptipler) là các hệ lôgic tổ hợp có nhiều đầu vào vàmột hoặc hai đầu ra ( liên hợp với nhau )

Các đầu vào gồm có 3 loại:

+ Các đầu vào dữ liệu : Để đua dữ liệu vào

+ Các đầu vào địa chỉ : Để chọn địa chỉ

+ Đầu vào cho phép : Thực hiện chức năng điều khiển

Trang 26

Bộ Fchọn

A0 A1 A2 An

Đầu vào địa chỉ :

Nhiệm vụ : Là chuyển thông tin từ 1 đầu dữ liệu có địa chỉ đợc xác địnhnhờ các đầu vào địa chỉ đến ra cổng đảo F khi đầu vào ccho phép ở trạng tháitích cực Nh vậy nếu ccó K đầu vào địa chỉ thì mạch chọn kênh có khả năngchọn đợc mọt hoặc hai, nói cách khác bộ chọn kênh đã chuyển thông tin ở d-

ới dạng song song ở đầu vào thành nối tiếp ở đầu ra

Với bộ chọn kênh theo đầu ra và đầu vào nh vậy ta chọn FF – T và sử dụng

vi mạch 4027 thực hiện bộ chọn kênh 7 đầu vào 1 đầu ra Chọn kênh lúc nàychọn 1 tín hiệu ra trong số tín hiệu vào, tức là 1 trong thời điểm chỉ có 1 đầu

ra đợc chọn

Ngoài ra mạch còn cần phải thêm vào để điều khiển trực tiếp đầu ra khi chọn

đầu vào để điều khiển trực tiếp đầu ra khi chọn đầu vào này thì đầu kia mấtkhả năng dùng công tắc S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7

Nh vậy, 7 công tắc ứng với 7 đầu vào

Khi đó ta dùng IC 4027 là loại FI không đồng bộ nh FI – JK

“J” = “K” = “1” thì đầu vào CK sẽ thực hiện đúng chức năng của T, FF –

JK loại đồng bộ sẽ hoạt động với T=CK

Nh vậy, để xây dựng sơ đồ cần phải xác định phơng trình của T ( hay của CK)Theo chức năng của IF – T khi T= 1, FI thay đổi trạng thái, T = ck = AB +

Trang 27

Ta có sơ đồ:

Với đầu vào không đồng bộ có tác dụng điều khiển trực tiếp các đầu ra theo

ý muốn của ngời thiết kế mạch Nh vậy tính năng điều khiển của FI đợc năngssuất rất cao

Tại đây đầu đảo của FI mạch chọn kênh ta cho qua cổng AND dùng IC 7408.Trong sơ đồ mạch chọn kênh dùng 7 cổng AND hai đầu vào dùng cổng ORtrớc khi đa vào mạch giao tiếp Vì vậy ta dùng IC 4075

Nh vậy để thoả mãn yêu cầu cầu của mạch chọn kênh ta dùng 3IC 4027B.Sơ đồ cấu trúc:

Trang 28

2.2.4 Mạch tạo dao động.

Là mạch cung cấp xung nhịp cho mạch, tạo dao động tác dụng vào mạchchọn kênh đồng thời để đèn chớp tắt liên tục

Để mạch tự dao động phải thoả mãn 2 điều kiện sau:

của 2R :

+ Điều kiện về biên độ:

| k | | B | >1

Dẫn tín hiệu suy giảm ở mạch hồi tiếp bao nhiêu lần sex đợc hoàn toàn nhờ

số khuyếch đại của bộ khuyếch đại

Các vi mạch 555 có khả năng làm các công nghệ nh VCO Vi mạch 555 cómột số u điểm :

+ Chu trình làm việc có thể thay đổi đợc

+ Khả năng cho dòng ra lớn, có khả năng cung cấp dòng điện đến 200mA

2.2.5 Mạch giao tiếp.

Đây là phần tử trung gian nối tiêp giữa phần tử điều khiển và phần tải, đặc điểmlớn nhất của mạch này là chuyển đổi từ I,V thấp đến cao nh 1 chiều sang nguồnxoay chiều

Trong bài này :

Mạch giao tiếp là mạch đợc nối với đầu ra giao tiếp với bang điện và chuông đểgiao tiếp bóng đèn từ chân 3 IC 555 cho qua SCR để kích mở bóng đèn chớp tắt liêntục

Trang 29

Phần II.Tính toán và chọn linh kiện phần cung cấp cho

nguồn AC và DC

Khối nguồn cung cấp ở đây đợc sử dụng là nguồn cung cấp 1 pha 220 V Đó lànguồn động lực chính cấp cho nguồn và cho mạch điều khiển đợc lấy thông quabiến áp cảm ứng

• Sơ đồ khối:

Nguồn cung cấp là 220V đợc chia làm 2 đờng đa vào mạch giao tiếp vì đây lànguồn xoay chiều 220V đợc chia vào thẳng nên ta ding cầu chì trớc khi đa vào giaotiếp để tránh trờng hợp chập tảI

Một đờng đợc đa qua biến áp, tại biến áp 1 chiều có trị số thích hợp với các mạchthích hợp với tải

Từ sơ đồ khối của mạch nguồn ta có sơ đồ mạch điện cụ thể biến đổi điện áp ACthành DC

Trang 30

Biến áp TR : Biến áp AC 220V đầu ra AC 9V.

CL1 : Là cầu chỉnh lu biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều.Kết hợp với tụ C lọc nguồn sẽ tạo điện áp 1 chiều đối xứng

IC7805 là IC biến điện áp 1 chiều xuống 5V để cung cấp cho mạch điện.b) Nguyên lý làm việc

Khi có nguồn AC đi vào cuộn dây sơ cấp của TR tạo ra từ thông biến thiên tronglõi thép, từ thông này làm cho quận dây thứ cấp của TR xuất hiện một sức điện

động cảm ứng

Biến áp này đợc thiết kế với điểm trung bình và đầu ra 9V đối xứng

Điện áp AC 9V đối xứng sau chỉnh lu đợc đa đến cầu chỉnh lu sau đó đợc lọc bởi

tụ C đầu ra có điện áp DC

Quá trình chỉnh lu diễn ra nh sau:

+ Giả sử ở nửa chu ký đầu thứ cấp biến áp TR có điện áp dơng trên , âm dớilàm D1 và D3 dẫn, D2 và D4 khoá, có dòng qua tải:

Trang 31

+ 1/2 chu kỳ sau điện áp U2 có chiều âm trên, dơng dới : D1 và D3 khoá, D2 và

đạt đợc xấp xỉ chỉ tiêu chất lợng lý tởng

Bên vào gọi là cuộn sơ cấp

Bên ra gọi là cuộn thứ cấp

Trang 32

b) Nguyên lý làm việc:

Điện áp xoay chiều AC đợc nối với cuộn sơ cấp, dòng điện xoay chiềuchạy qua cuộn dây sơ cấp tạo ra từ trờng trong mạch từ Từ trờng này

sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng sang cuộn thứ cấp hình thành nên

đó hệ số dẫn từ của lõi thép lớn hơn nhiều hệ số dẫn từ của vật liệu phi

từ tính nên có thể xem từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp là bằngnhau

Cấu tạo máy biến áp :+ Lõi sắt

Trang 33

b =

2 0

Trang 34

Tổng số vòng cho cuộn thứ cấp là :

Giản đồ thời gian:

b) Tác dụng linh kiện:

xoay chiều phù hợp với tải, ngăn mạch chỉnh lu với điện lới xoay chiều

Trang 35

Diode D : Làm nhiệm vụ với chỉnh lu cầu khi chọn cần chú ý đến dòng lớnnhất qua tải và điện áp ngợc lớn nhất đặt lên diode.

Rt : Điện trở tải

c) Nguyên lý làm việc:

chiều phù hợp với tải, ngăn mạch chỉnh lu với lới điện xoay chiều

Trang 36

Diode D: làm việc nhiệm vụ với chỉnh lu khi chọn cần chú ý đến dòng dingmạch chỉnh lu 4 diode D1, D2, D3, D4.

Rt : Điện trở tải

Giản đồ thời gian:

c) Nguyên lý làm việc :

D1, D3 dẫn D2, D4 khoá ⇒có dòng qua tải :

Trang 37

Tinh to¸n phÇn Diode :

Trang 38

2 Lọc bằng quận cảm.

a Sơ đồ:

b Phân tích

Trang 39

Khi dòng điện qua tải biến thiên (đập mạch) trong cuộn L sinh ra sức

điện động tự cảm chống lại sự đập mạch đó,do đó dòng điện qua tải bằng phẳnghơn

một chiều và một phần nhỏ hài bậc nhất

Trang 40

Víi bé nguån thêng cã bé läc nguån

Trang 41

Tô läc cßn cã t¸c dông läc c¸c sãng ®a hµi qua tô C tho¸t mass kh«ng ®a ra t¶i.V× vËy dßng ®iÖn qua t¶i chØ cßn thµnh phÇn 1 chiÒu vµ 1 phÇn thµnh phÇn hµibËc nhÊt

⇔ e-t/ τ =

2 1

Trang 42

0.693 =

C

R

03 0

C =

50 693 0

03 0

b Tác dụng linh kiện

Khi xảy ra đánh thủng do điện dòng qua diode tăng nhanh dẫn đến điện áp trên hai

đầu diode không đổi

Trang 43

c Nguyên lý làm việc.

Ta có : U1 = UV – UR1

ổn định

Nh vậy khi điện áp vào biến đổi làm cho dòng điện qua diode biển đổi và

điện áp hai đầu diode ổn định Toàn bộ sự tăng giảm điện áp đợc rơi trên điện trở hạn chế RT

2 ổn áp bù tuyến tính

Đặc điểm :

Để nâng cao chất lợng điện áp cấp cho tải ngời ta thờng dùng ổn áp kiểu

bù tuỳ theo yêu cầu :

Thờng có hai dang cấu trúc :

+ ổn áp bù nối tiêp: Là phần tử điều chỉnh nối tiếp với tải

+ ổn áp bù song song: Là phần tử điều chỉnh song song với tải

Mạch ổn áp bù nối tiếp có độ ổn định cao hơn và có hiệu suất lớn hơn nên

IC ổn áp có dòng ra khoảng 100 (mA) đến vài A thậm chí vài chục A, điện áp

ra có thể cổ định hoặc điều chỉnh đợc, công suet tiêu tán vài W đến vài chục W Khi sử dụng phải tra cứu sổ tay để biết các tham số và sơ đồ cấu trúc và bố trí chân IC

Trang 44

Ngời ta thờng dùng ổn áp có điện áp ra cố định dùng 78XX, 79XX.

Họ 78XX cho ra điện áp ổn định có mức tích cực dơng điện áp đợc chỉ thị bằng hai số cuối:

Trong sơ đồ nguồn chọn kênh dùng mạch ổn áp IC sử dụng IC7805

Điện áp ra cố định đợc 5V

Khi muốn thay đổi điện áp ra lớn hơn điện áp ổn định của IC ta có thể mắc thêm một tụ C

Phần III Tính toán

và chọn linh kiện phần giao tiếp

3.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong của IC555

Chân 1 : Nguồn vào

Chân 2 : Nối mass

Chân 3 : Nguồn ra

Trang 45

Bªn trong vi m¹ch IC555 cã h¬n 20 TZT vµ nhiÒu ®iÖn trë thùc hiÖn chøc n¨ng nh h×nh vÏ.

Trang 46

4 Mạch FF :

Là loại mạch lỡng ổn kích 1 bên Khi chân set có điện áp cao thì điện áp này

ngõ set dang ở mức cao xuống thấp thì mạch FF không đổi trạng thái Khi chân

nên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp Khi ngõ R đang ở mức cao xuống thấp thì mạch FF không đổi trạng thái

5.Mạch OUTPUT:

Là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cầp cho tải Đây là

3 của IC sẽ có điện áp cao xấp xỉ Vcc

6.Transistor T1:

Có chân E nối vào một điện áp chuẩn khoảng 1.4 V và là loại TZT - PNP nên khi cức B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4 V thì T1 ngng dẫn nên không có ảnh hởng đến hoạt đông của mạch Khi chân 4 có điện trở trị số nhỏ thích hợp nối mass thì T1 dẫn bão hoà đồng thời làm mạch Output dẫn bão hoà, làm ngõ ra xuống thấp Nếu không cần chức năng R thì nối chân 4 nên dơng nguồn để tránh mạch bị R do nhiễu

7 Transistor T2 :

Trang 47

3.2.1 Nguyên lý hoạt động.

Trang 48

Trang 49

>

Trờng hợp SCR phân cực ngợc :

qua SRC chính là dòng rò ngợc của diode có giá trị rất nhỏ Nếu tăng điện áp ngợc

và cơ chế zener Dòng ngợc qua SCR tăng đột ngột, nếu không có biện pháp ngănchặn thì dòng ngợc SCR làm hỏng SCR Miền đặc tuyến ngợc của SCR trớc khi bị

đánh thủng gọi là miền chắn ngợc

Điều này có thể giải thích cụ thể khi điện áp thuận tăng đến giá trị nào đó

tức chuyển sang trạng thái bãi hoà SCR mở, nội trở của nó đột ngột giảm đi, điện

mở bằng điện áp thuận

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	0,95 MB