Tự thiết kế, lắp ráp 57 mạch điện thông minh

Cuốn sách này gồm những nội dung chính sau: Linh kiện cơ bản Điện trở Tụ điện và linh kiện bán dẫn Logic số Mạch điện cổng Nand đầu tiên Các công tắc Analog dùng cho mạch điện Digial Mạch dao động cùng cổng Nand Thiết kế mạch Logic Các ứng dụng mạch Logic Bộ chuyển đổi Analog - Digia lBộ đếm vòng 4017 Vận hành màn hiển thị bảy đoạnHoạch định, thiết kế và thực hiện mạch điện của bạn Bộ khuếch đại là gì?Khám phá OP AMP Ứng dụng OP AMP lắp ráp hệ thống liên lạc nội bộ

TRAN THE SAN - TANG VAN MUI

Mạch điện Thing Minh

DANH MỤC VẬT TƯ - LINH KIỆN

HƯỚNG DẪN TỪNG BƯỚC - MINH HỌA XÂY DỰNG THÀNH MẠCH ĐIỆN ĐẶC BIỆT

BỊ Tự Thiết Kế - Lắp Ráp Mach Bin Thong Minh

TRAN THE SAN - TANG VAN MUI

CƠ ĐIỆN TỬ

A] Tự Thiết Kế - Lắp Ráp

Mach Bién Thong Minh

CHUYEN VE KHUECH DAI THUAT TOAN

NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT

Lis noi dia

lên tứ đã có các bước tiến mạnh mẽ trong nửa cuối Thế kỷ 20, trở

nh ngành công nghiệp mũi nhọn, thâm nhập sâu rộng vào mọi

lãnh vực của đời sống xã hội

Xã hội từ lâu đã chấp nhận điện tử trong thế giới hàng ngày Những người chưa hiểu rõ về điện tử học thường chỉ "Kính nhỉ viễn chỉ - Đứng

xa và kính trọng”, coi điện tử là lĩnh vực xa vời Thực tế không hẳn như

vậy

Cuốn sách này trình bày về điện tử học cơ bản, cả analog (tương tự) và

digital (s6), dua trén 57 mạch điện tử đơn giản nhưng rất thú vị, kích thích

sự sáng tạo tiém ẩn trong từng bạn đọc Các linh kiện cụ thể được giới

thiệu trong từng bài học khi bạn đọc thiết lập mạch điện Các mạch này được cải tiến dần từ đơn giản đến phức tạp và sự phân tích hoạt động của

mạch điện sẽ giải thích chức năng của từng linh kiện Phân tích được thực

hiện bằng quan sát, sử dụng đồng hỗ đa năng, và máy tính

Nội dụng cuốn sách gồm 4 chương, chía thành 57 bài học cụ thể trình

bày về các lĩnh kiện, điện tử digitaL, hệ thống đếm điện tử, và các bộ khuếch đại Bạn đọc có thể nghiên cứu lần lượt từng bài (mạch điện) từ đầu đến cuối, hoặc chỉ xem những mạch điện tử mà mình quan tâm Khi

xem từng bài, bạn có thể mua các lĩnh kiện, lắp ráp mạch theo hướng dẫn,

và chỉnh sửa, cải tiến tùy theo ý thích của bạn

Đây là tài liệu tham khảo thú vị đành cho các bạn học sinh từ THCS

trở lên, học viên các trường đào tạo nghề, các thầy cô giáo, và mọi người yêu thích diện tử

Chuons 1

LINH KIEN DIEN TU

LINH KIỆN GƠ BẢN

Trong Bài 1, bạn sẽ được giới thiệu

nhiều linh kiện thường có mặt

trong thiết bị điện tử và các chỉ tiết,

khác sẽ sử dụng trong cuốn sách

này Lúc đầu, mọi thứ có vẻ lộn

xôn, nhưng khi bạn sử dụng chúng,

Trong Bài 3, bạn sẽ thực hiện

mạch điện đầu tiên của mình trên

bản mạch không hàn, loại bản mạch cho phép tạm thời lắp ráp các mạch điện

Ban sẽ dùng đồng hé da năng

digital va thuc hiện các phép đo

điện áp khi lắp ráp và thử nghiệm

các mạch điện đầu tiên của mình

BÀI 1— KHÁI UÁT VỀ CÁC LINH KIEN Tất cả linh kiện đều có vẻ giống

nhau nếu bạn không biết chúng là

gi, tương tự như khi lần đầu bạn đi

thăm một xứ sở khác Nhưng chắc

chắn bạn sẽ quen dần với các linh

kiện điện tử

Bạn không nên tháo cde vi

mach tich hop (IC) duoc minh hoa

trên Hình 1-1 ra khỏi uö chống

tĩnh điện Chúng được bọc trong

ống chống tĩnh điện hoặc uật liệu

xốp đặc biệt

I1

Hình 1-1

Đây là những linh kiện điện tử bạn

sẽ sử dụng trong cuốn sách này Khi nhận diện, bạn hãy chia chúng theo từng nhóm nhỏ

Biêt Bạn sẽ cần ba đit được minh hoa

trên các Hình 1-2 và 1-3

Số hiệu trên thân linh kiện là

1N4005 Nếu số cuối cùng không phải là số õ, không sao Mọi điôt

——IMH——

Hình 1-2

a

Hình 1-3

trong series này đều có công dụng

giống nhau

Biô1 phat quang (LED)

Điôt phát quang còn được gọi là

Bạn nên có nhiều điện trở đủ màu

sắc, hầu hết các điện trở đều có

kích thước giống nhau

Chú ý; trên Hình 1-5, mỗi điện

trở có bốn vạch màu ký hiệu về giá

trị điện trở Nếu biết các màu của

câu vông, bạn sẽ biết cách đọc các

của các tụ điện thường khác nhau

tùy theo nhà sản xuất Ngoài ra, tất cả các tụ điện đều có hình đáng giống nhau, nhưng mỗi loại sẽ có nhãn riêng Bạn hãy chọn bốn tụ

điện nhỏ có kích thước khác nhau

Trên mỗi tụ điện đều có ghi giá trị

của tụ điện và các thông tin khác Bạn hãy tìm thông tin được ghi cụ

thể như 1 uF, 10 uF, 100 pF, va

tụ điện minh họa trên Hình 1-7

Mặc dù được minh họa theo hình

trắng đen, nhưng bạn cần nhớ là màu sắc của tụ điện này thay đổi theo nhà sản xuất Đây là tụ điện 0,1 HE, có thể được ghi là: 0,1 hoặc

y1 hoặc 100 nF

Bộ thỉnh lu cú fiều khiển

Số nhận dạng (ID) 1607B của bô

chỉnh lưu có điều khiển (SCR) này

được ghi trên bể mặt linh kiện

dấu hiệu và chữ viết khác chỉ là lời

giới thiệu sản phẩm của nhà sản

Các Hình 1-11 và 1-12 minh họa hai nút nhấn khác nhau, nhưng bạn không thể phân biệt qua ngoại hình của chúng Trên

Hình 1-11 là nút nhấn thường mở (nhấn vào làm đóng các tiếp

điểm), và Hình 1-12 minh họa nút

nhấn thường đóng (nhấn vào làm

hở các tiếp điểm)

Bạn cần có nhiều dây điện cỡ

24 có vỏ cách điện bằng nhựa với chiều dài khác nhau, hai kẹp ắc

quy (Hình 1-13), và một máy con

ve (còi) 9 V (Hình 1-14)

11

Bạn cũng cần hai quang dién trở (LDR) (Hình 1-17) và chiết áp

BÀI 2 — TRANG BI CHINH

Bản mạch không hàn

Khi những người đam mê điện tử

có các ý tưởng, trước tiên, họ thi

nghiệm các ý tưởng đó bằng cách

thực hiện mẫu đầu tiên Cách dễ

nhất để thực hiện mẫu đầu tiên và

thử nghiệm các ý tưởng trong điện

Ưu điểm chính của bản mạch

không hàn là có thể thay đổi các

chỉ tiết một cách nhanh chóng và

dễ dàng Hình chiếu phẳng (Hình

2-1) cho thấy bản mạch có nhiều

hàng 5-lỗ ngắn xếp thành cặp và

hai hàng lỗ dài chạy dọc mỗi cạnh;

mỗi hàng được đánh dấu bằng sơn

Bạn nên mua loai khi cu do Circuit

Test DMR2900 được giới thiệu

trên Hình 2-2

Đối với những người mới bắt

đầu, đồng hồ đa năng digital

đo Bạn có thể sử dụng loại này sau khi làm quen với lĩnh vực điện

tử, nhưng chúng hơi phức tạp đối với người mới bắt đầu Đồng hồ đa năng kiểu mặt số không tự động

chọn khoảng đo (Hình 2-3) tương đối khó sử dụng

Day ndi

Trên Hình 2-5 là hộp dây điện

được cung cấp theo bộ Chúng có

các chiều dài khác nhau, thuận

tiện khi sử dụng với bản mạch

không hàn Nếu cần cắt dây điện

theo các chiều dài khác nhau, kêm

Bạn hãy chạm mũi của cả hai

đầu dò đỏ và đen vào phần vỏ màu của dây điện Đồng hồ DMM phải không phản ứng và hiển thị OL

(Hình 2-7), vì điện trở của vỏ cách

điện này ngăn cản dòng điện bất

kỳ đi qua

“Tước bỏ vỏ nhựa cách điện trên

hai đầu của đoạn dây điện (Hình 2-8) Nếu không có kềm tuốt vỏ dây

điện chuyên dụng, bạn có thể dùng

dao cắt vỏ cách điện, nhưng phải cẩn thận để không phạm vào lõi

dây bên trong vỏ cách điện

Bây giờ, bạn chạm mũi của hai

đầu dò vào phần dây trần Đồng

hồ DMM sẽ phát ra tiếng bíp và

hiển thị số “00” (Hình 2-9) Dây

điện này là dây dẫn tốt và đồng hồ

\ Tước bỏ lớp cách điện khoảng

6 đến 8 mm trên cả hai đầu dây điện

Hình 2-8

DMM cho thấy đường dẫn được

nối kết, nghĩa là dây dẫn liên tục

Bài tận Vẽ sứ ti ban mach khong han

Bạn hãy tuốt bỏ vỏ cách điện ở hai

đầu của hai đoạn dây điện, phần

dây trần ở một đầu dây đủ dài để

quấn quanh các đầu dò của DMM

và phần dây trần trên đầu dây thứ

a Cắm đầu dây điện quấn

quanh đầu đò vào điểm

Vẽ thêm các nối kết này bằng đường nét đậm

Các điểm chuẩn bổ sung Chọn thêm 2 điểm chuẩn

trên mép dọc, các hàng lỗ theo cặp Các hàng lỗ này

không có ký hiệu bằng mẫu tự hoặc số, nhưng có

vạch sơn chạy dọc hai bên

Đánh dấu chúng lên sơ đồ

nêu trên

Tìm ba lỗ nối kết với từng điểm này

Vẽ thêm các nối kết này

bằng đường nét đậm Bảo đảm bạn hiểu rõ các

15

BAI 3 — MACH BIEN BAU TIEN CUA BAN

Nhu ban da thay, ban mach khong

hàn có sơ đồ bố trí xác định như

trên Hình 3-1 Một dây kim loại

trong bản mạch nối kết ð lỗ với

nhau Bạn có thể nối năm linh

kiện vào một dây Hai hàng lỗ dài

Bé tri han mach khong han

Ban sẽ có sơ đồ bố trí tiêu chuẩn

cho mọi mạch điện Kẹp ắc quy

được nối với một trong các hàng lỗ

điôt (Hình 3-3) Vạch này quay về

phía điện áp vào

16

Hình 3-3 Điện áp đi qua dây điện màu

đỏ, qua điôt, và đến dây nguồn của

bản mạch

Điôt công suất sẽ bảo vệ cho

từng mạch điện mà bạn sẽ lắp ráp

theo các cách sau đây:

« Điột là "đường một chiều" Bạn

có thể xem phiên bản động của Hinh 3-4 tại Web site www.books.mecgraw-hill.com/ authors/cutcher

Hình 3-4

e Nhiều linh kiện điện tử có thể

bị hư hoặc bị phá hủy nếu bạn

truyền dòng điện qua chúng

theo cách không đúng, dù chỉ

trong chớp mắt

« Sự bố trí bản mạch tiêu chuẩn này sẽ giúp bảo đảm bạn luôn

luôn nối kết ắc quy chính xác

e Nếu bạn vô tình đấu nối ngược

ắc quy, không có điều gì xảy ra,

vì điôt trên bản mạch không

hàn sẽ ngăn cản dòng điện lưu

thông

Lap rap mach điện tiầu tiên của

hạn trén ban mach không hàn

Danh mục linh kiện

+ D†—Điôt công suất 1N400x

+ LED1—LED có màu bất kỳ

+ R1—Điện trở 470 Q@

LED là điôt phát quang, có ký

hiệu tương tự điôt bình thường,

nhưng có thêm các “tia” phát ra

như minh họa trên Hình 3-5

Hình 3-6 là hình ảnh của LED

Bạn đừng bao giờ chạm LED trực

tiếp với nguồn điện LED bị cháy

trông chẳng khác gì LED còn tốt

Bạn hãy chú ý cách nhận biết cực

âm của điôt qua hình này

s Chân ngắn: Điều này luôn luôn

đáng tin cậy đối với các LED

mới, nhưng không đáng tin

cậy đối với các LED đã qua sử

dụng Vì khi đó, các chân của

Hình 3-7 đưa ra vài loại điện

trở Ký hiệu điện trở được minh họa trên Hình 3-8 Điện trở bạn

cần là điện trở 470 O có mã màu vàng- tím-nâu-vàng kim

Hình 3-8

Giá trị điện trở được đo theo

ohm Ký hiệu ohm là mẫu tự omega hoa trong tiéng Hy Lap, Q Hình 3-9 là sơ đồ mạch Hãy

bố trí bản mạch không hàn của

bạn theo Hình 3-10 Chú ý, hình

này minh họa các nối kết chính

xác Dây đỏ của kẹp ắc quy được

nối với điôt công suất để cung cấp điện áp đến đỉnh bản mạch Dây

đen được nối với đường màu xanh

ở chân bản mạch

Diode bao vé

Ghi nhd

1 Luôn luôn hoàn chỉnh bản

mạch trước khi đấu nối nguồn

điện với mạch điện

2 Chỉ đấu nối ắc quy khi bạn đã

sẵn sàng để thử nghiệm

mạch điện

3 Khi hoàn tất thử nghiệm mạch

điện, bạn hãy tháo ắc quy ra

chảy từ đỉnh xuống chân thác

Điện trở và LED cùng nhau gánh

toàn bộ điện áp, mỗi linh kiện gánh một phần Điện trở 470 Q

gánh điện áp du dé bao dam LED hoat dong, nhung khong qua nhiéu

dé lam chay LED

Nguôn

điện áp

Diode bao vé

đa năng không tự động chỉnh

khoảng đo, bạn hãy cài đặt

3 Dat dau dò đỏ (+) vào điểm

thử nghiệm A (TP-A) và đầu

đò đen (-) tại TP-D (mát) Các

mũi tên trong sơ đồ trên Hình

3-12 cho biết vị trí gắn đầu

Tong dién áp trên các linh kiện

phải gần bằng điện áp do ắc quy cung cấp Sai lệch này có thể chỉ khoảng vài phần trăm volt.

ĐIỆN TRỞ

BÀI 4 — NHAN DIEN BIEN TRO

Nếu biết các màu của cầu vồng,

bạn sẽ biết cách đọc các điện trở

(Bảng 4-1)

Nâu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Tím Xám Trắng

Các vạch vàng kim luôn luôn

được đọc cuối cùng Chúng cho biết

giá trị của điện trở có sai số trong

phạm vi 5%

Khi sử dụng đồng hồ đa năng

digital (DMM) dé do gia tri điện

trở, bạn hãy điều chỉnh núm xoay

đến ký hiệu O Chú ý hai chỉ tiết

được minh họa trên Hình 4-1

Vạch Giá trị của Giá trịcủa | Vạch thứ ba: số | Đơn vị

màu vạch thứ nhất | vạch thứ hai | lượng số zero

Đen 0 0 Không có số zero | Hàng chục

màn hiển thị của đồng hô Thứ hai,

bạn hãy chú ý chữM kế ký hiệu ©

Điều đó có nghĩa điện trở được đo

có giá trị là 0,463 MO (0,463 triệu

© hoặc 463.000 ©) Khi có mẫu tự

phụ xuất hiện, bạn &hông được bỏ

qua mẫu tự đó

Bạn sẽ nhanh chóng quen

thuộc các điện trở qua quá trình sử

dụng chúng Vạch thứ ba là dấu

hiệu quan trọng nhất, vạch này

cho biết khoảng đo theo lũy thừa cơ

số 10 Nếu gặp khó khăn, bạn có

thể thay điện trở bất kỳ có vạch

thứ ba giống nhau Ví dụ, bạn có

thể thay điện trở có mã màu đỏ-

dé-cam bang điện trở nâu-đen-

cam Nhưng sự thay thế điện trở

đỏ-đỏ-cam bằng điện trở đỏ-đỏ-

vàng sẽ gây ra nhiều vấn đề Việc

sử dụng điện trở có giá trị sai lệch

hẳn sẽ làm đảo lộn mọi thứ

Bài tận Bục điện trử

Nếu có đồng hồ đa năng tự động

chỉnh khoảng đo, bạn hãy cài đặt

đồng hỗ DMM đó để đo điện trở

Nếu không có đồng hồ DMM tự

động chỉnh khoảng đo, bạn sẽ làm

việc khó khăn hơn, vì mỗi điện trở

sẽ có khoảng đo khác nhau Bạn

cần xác lập khoảng đo trên DMM

phù hợp với khoảng giá trị của

điện trở Nghĩa là bạn phải biết

khoảng giá trị của điện trở trước

khi đo bằng đồng hồ DMM không

giá trị đo là tổng điện trở của bạn

và của linh kiện điện trở

Phương pháp do giá trị điện trở chính xác Hình 4-2 trình bày

cách đo điện trở Bạn đặt một đầu điện trở vào bản mạch không hàn, giữ đầu đò tựa nhẹ vào đó nhưng không chạm vào phần kim loại Dùng ngón tay ép đâu dò thứ hai vào đầu còn lại của điện trở

1 Bạn cần có khả năng nhận biết một số điện trở được liệt

kê trong Bảng 4-2, vì bạn sắp

sử dụng chúng

2 Bạn đừng ngạc nhiên nếu giá

trị điện trở không đúng chính xác Các điện trở này có sai số

cực đại 5%, nghĩa là điện trở

100 ohm có thể có giá trị 105

hoac 95 ohm, Tăng hoặc giảm 5O là không đáng kể, nhưng

5% của 1.000.000 thì sao?

Bạn nghĩ sai số cực đại trên

điện trở 1.000 ©@ là bao nhiêu?

Bang 4-2 Các điện trở cần thiết

Giá trị của Giá trị của Vạch thứ ba: Số | Giá trị điện| Giá trị trên

vạch thứ nhất | vạch thứ hai | lương số zero trở DMM

Nâu Đen Nâu 100 @ — _g

đầu dò của đồng hồ đo Giá trị

đo sẽ dao động, nhưng bạn cố

gắng lấy giá trị trung bình

Q

Bạn biết sử dụng điều này để

chứng minh thiết bị đồ bị sai

không? Chắc bạn biết con

người đổ mề hôi khi căng

thẳng, mệt nhọc Bạn giữ các

đầu đò và nhờ người khác đọc

giá trị điện trở sẽ giảm xuống trong giây lát

4 Đổi các giá trị điện trở sau

đây ra đơn vị ohm

10 kQ = Q 1kQ = Q 0,47 kO = ©

47 kQ = Q

BAIS — CAC BIEN TRO HEU DUNG TREN MACH BIEN

Bạn hãy trở lại bản mạch không

hàn và xem các điện trở khác

nhau tác động thế nào đến mạch

điện đơn giản Các điện trở và

LED đều là tải Điện trở sử dụng

phần lớn điện áp, chỉ để lại điện

áp vừa đủ cho LED hoạt động Các

LED này cần khoảng 2 V

2

Điều gì xảy ra nếu bạn thay đổi

các điện trở trên mạch điện bạn vừa lắp ráp như trên Hình 5-1? Bạn đã đo điện áp trên điện trở, từ TP-B đến TP-C; và điện áp trên LED, từ TP-C đến TP-D Hình 5-2 là sơ đổ mạch điện

Tải thứ hai, điện trở, sử dụng

phần điện áp lớn hơn Phần điện

áp còn lại được cung cấp cho LED

“Thác nước” cho thấy điện trở

470 @ sử dụng điện áp như thế

nào Nếu không có điện trở, LED

sẽ chịu điện áp lớn hơn 8 V và bị

cháy Hình ảnh thác nước giúp bạn

hình dung cách sử dụng điện áp

trong mạch điện

Ghi nhớ, nước đổ từ đỉnh xuống

chân thác, còn toàn bộ điện áp sẽ

kiện sử dụng một phần điện áp

Điều gì sẽ xảy ra nếu điện trở

cao? Điện áp được sử dụng để đẩy

dòng điện qua phần mạch điện đó

phải lớn hơn, điện áp còn lại để cung cấp cho LED sẽ ít hơn Điều này được thể hiện rõ ràng trên Hình 5-4

2

Bai tap

Hién ted higu dung teén mach dién

Sơ đồ bố trí của bạn phải tương tự

như trên Hình 5-5 Các điện trở

470000 | V|Ị_ VỊ VỊ _ 220.000 0| V Vi VỊ _

BAI 6 — CHIET AP

Ngoài các điện trở “cố định” có mã

màu đã giới thiệu còn có loại điện

trở khác, biến trở Biến trở thông

dụng là chiết áp (Hình 6-1)

Thiết bị hữu dụng này còn có

biến thể nhỏ hơn được gọi là frim

pot (chiết áp tỉnh chỉnh) Bạn

thường sử dụng các chiết áp dưới

dạng bộ điều khiển âm lượng Giá

trị điện trở cực đại thường được in

lên vỏ kim loại của chiết áp

Hình 6-2 minh họa các bộ

phận của chiết áp Thiết bị này

hoạt động nhờ cần quét di chuyển

qua vòng carbon và nối vòng này

với chân ở tâm Chân bên trái

được gọi là A, chân ở tâm là C, và

chân bên phải là B

Cơ cấu hoạt động của chiết áp

là cần quét (cần nhựa trắng tráng phủ đồng) di chuyển qua vòng

dibs

48

Hình 6-2

Hình 6-3

carbon (Hình 6-4) Khi thay đổi vị

trí, cần quét cho phép dòng điện

lưu thông giữa A và C Điện trở

giữa A và C cũng thay đổi theo sự

di chuyển của cần quét

Khoảng cách giữa A và B là cố

định, vì vậy, điện trở giữa A và B

cũng cố định Đối với chiết áp được

trình bày ở đây, giá trị này là

100.000 @ Nghĩa là giá trị xác lập

giữa các chân A và B là 100 kQ

(100.000 Q) Trong điều kiện lý

tưởng, giá trị cực tiểu giữa A và C

là 0Q (nối kết trực tiếp) và giá trị

cực đại giữa A và C phải là 100 kO

Tỷ lệ giữa đất sét và carbon

quyết định sự lưu thông của các

electron qua điện trở này dễ hay

khó Lượng đất sét tăng, lượng

carbon giảm Lượng carbon giảm

nghĩa là tính dẫn điện của vật liệu giảm và điện trở tăng

Thành phần carbon trong vòng

này tương tự carbon trong bút chì

Than chì trong bút chì cũng được

làm bằng hỗn hợp carbon và đất sét Trong đó, carbon là chất dẫn điện, đất sét là chất cách điện Các bút chì mềm có tỉ lệ đất

sét ít hơn carbon, do vậy, bút chì

mềm có điện trở nhỏ

Các bút chì cứng sử dụng than

chì chứa nhiều đất sét hơn carbon

nên có điện trở cao

hồ ở giá trị điện trở cực đại

3 Như được minh họa trên Hình 6-6, bạn tì các đầu dò lên vệt bút chì, cách nhau khoảng

2, cm Giữ tay bạn không

25

ay,

26

Hinh 6-6

chạm vào các mũi đầu đò; vì

giá trị bạn cần đo là điện trở

của vệt bút chì, không phải

điện trở của cơ thể bạn

a Ghi giá trị điện trở trên

đồng hồ đa năng, _ _—_ O

Nếu đồng hỗ DMM cho

biết giá trị điện trở vượt

ra ngoài khoảng đo, bạn

hãy di chuyển các đầu dò

lại gần nhau cho đến khi

có được giá trị đo

b Dịch chuyển các đầu dò lại

gần nhau, rồi ra xa nhau

Ghi lại những gì ban quan

sát được

Sử dụng chiết áp 100 kQ và

ghi lại các kết quả

a Đo điện trở giữa hai chân

Hay giải thích những gì đang

xảy ra, liên hệ điều đó với vòng carbon minh họa trên Hình 6-3 Thực hiện mạch điện

Bạn hãy chú ý những tương đồng

giữa sơ đồ mạch trên Hình 6-7 và

hình ảnh mạch điện trên Hình 6-8

5 Bảo đảm mắc nối ắc quy chính

xác qua điôt công suất được bố

trí đúng như trên sơ đồ

6 Khi xoay trục chiết áp, LED

sẽ sáng hoặc mờ Bạn hãy

giải thích điều gì đang xảy ra

7 Lý do hiện diện của điện trở

cố định 470 Q trong mach điện này?

BÀI 7 — BIEN TRO QUANG

Một biến trở khác là điện trớ phụ

thuộc ánh sáng (LDR) hay còn gọi

là biến trở quang LDR thay đổi

kha nang truyén dan electron theo

sự thay đổi ánh sáng, và thường

được sử dụng để tự động kích hoạt

trang thiết bị khi trời tối Một số

xe hơi sử dụng LDR như công tắc

tự động tắt mở đèn pha khi ánh

sáng môi trường thay đổi, kể cả

khi xe đi qua đường hầm Trên

Hình 7-1 là ký hiệu của LDR

Không thể gán giá trị nào đó

lên hầu hết các LDR Chúng được

phân loại và cung cấp theo khoảng

giá trị nhất định Cách dễ nhất để

do giá trị cực đại của linh kiện này

là tiến hành đo trong bóng tối

Yêu tẩu

1 Đấu nối ắc quy và lưu ý độ

sáng của LED LED phải khá

Bài tập — Biến Inử quang

1 Ngắt nguồn điện Đo và ghi

điện trở của LDR dưới ánh

sáng ban ngày, Có thể bạn

cần lấy giá trị trung bình vi

điện trở của LDR dao động

khá lớn

2 Chụp nắp bút màu đen lên

LDR và đo lại giá trị điện trở Chú ý, các ngón tay của bạn

có thể ảnh hưởng đến kết quả

đo

3 Nối nguồn điện và ghi nhớ độ

sáng của LED Chụp nắp bút lên LDR một lần nữa Phát

biểu quan hệ giữa lượng ánh sáng tác dụng và điện trở của

5 Xem xét các sơ đồ “thác nước”

trên Hình 7-6 Từ điều kiện sáng nhất đến tối nhất, bạn hãy cho biết thứ tự hợp lý của

các sơ đã chứng tổ ảnh hưởng của LDR đối với độ sáng của

TU DIEN VA LINH KIEN BAN DAN

BÀI 8— TU BIEN VA NOT NHAN

Có nhiều linh kiện điện tử khác

ngoài điện trở và LED Tụ điện

được sử dụng để tích trữ một lượng

nhỏ điện tích Nút nhấn cho phép

bạn điều khiển sự nối kết với điện

áp Bài này sẽ giới thiệu về tụ điện

điện thể hiện hai bản cực

Trên Hình 8-2, tụ điện được

tháo rã, cho thấy tụ điện này chỉ

gồm hai lá kim loại có lớp cách

điện giữa chúng Các tụ điện có đủ

kích cỡ và ba hình dạng cơ bản

Không phân cực

Hình 8-1

Các tụ điện có điện dung lớn,

1 HE trở lên, là tụ hóa Chúng phải

được mắc đúng chiều Các tụ hóa

có hai dấu hiệu cho biết cực âm Thứ nhất là sọc màu dọc theo cạnh tụ điện cho biết cực tính; và thứ hai, nếu cả hai chân đều được

bố trí cùng một phía, chân ngắn là chân âm Chỉ các tụ điện phân mới có phía âm và phía dương Các tụ điện dạng đĩa tròn và dạng màng mỏng không có phía âm hoặc phía dương Sự đa dạng của tụ điện được thể hiện trên Hình 8-3

Ghi nhớ, tụ hóa lắp ngược là tụ

điện chết Chúng phải được đấu

nối chính xác

Khi điện năng mới được phát hiện lần đầu cách đây hơn 200 năm, các phép đo được thực hiện với các khí cụ thô sơ, không nhạy

29

Nhiing don vi do theo dinh nghia

hồi đó không phù hợp, nhưng vẫn

được sứ dụng cho đến ngày nay

Farad 1a don vị điện dung cơ bản

Ngày nay, một farad là quá lớn, vì

vậy, đơn vị tiêu chuẩn trong điện

tử là một phần triệu farad, Mẫu tự

u (muy) trong tiéng Hy Lạp, biểu

dién phan triéu, duge dimg cho don

vi nay; tuong duong 0,000001 F

hoặc 1 x 10” F, và thường được

viết là 1 tử (1 HF = 1 microfarad =

0,000001 F = 1 x 10° F)

Để dễ hình dung, bạn hãy nghĩ

điện tích cũng như nước, tụ điện có

thể ví như vật chứa nước, nhưng có

khả năng tích trữ điện tích

Lượng điện tích mà các tụ điện

có thể tích trữ tùy thuộc vào công

dụng của chúng, tương tự như thay

đổi kích cỡ thùng chứa nước vậy

Như đã trình bày trong phần

trước, tụ điện có 3 dạng tiêu chuẩn

Tụ đĩa tròn có điện dung nhỏ

nhất, chúng thường có hình dạng

như minh họa trên Hình 8-4 Vì

nhỏ như thế, điện dung của chúng

được đo bằng picofarad (một phần

tỷ farad), và có khoảng điện lượng

thường từ một phần ngàn mierofarad đến 1 microfarad Khoảng điện dung này lớn gấp

một ngàn lần khoảng điện dung của tụ điện đĩa tròn

Các tụ hóa có dạng hình trụ

(Hình 8-6) với nhiều màu sắc khác

nhau Những tụ điện này có điện

dung từ 1 mierofarad trở lên

Nút nhấn có hai loại chính, hình dạng giống nhau (Hình 8-7)

Hình 8-7

Mit nhan thidng mé (PBNO)

Khi nhấn nút này, mảnh kim loại

sẽ nối với hai chấu kim loại bên

trong (Hình 8-8) tạo thành đường

dẫn tạm thời cho phép điện tích

lưu thông Bạn hãy cài đặt đồng

hồ DMM ở chế độ liên tục (đo hở

mạch) và đặt đầu dò vào mỗi tiếp

điểm của nút nhấn Đường dẫn

liên tục chỉ xuất hiện khi bạn

nhấn nút nhấn

Nút nhấn thường fúng (PBNE)

Khi bạn nhấn nút này, mảnh kim

loại sẽ tách khỏi hai chấu kim loại

bên trong (Hình 8-9) tạo thành sự

ngắt mạch tạm thời, không cho

phép điện tích lưu thông Bạn hãy

cài đặt đồng hồ DMM đến chế độ

lién tue (do hé* mach) va dat dau

dò vào mỗi tiếp điểm của nút nhấn

Đường dẫn liên tục luôn luôn xuất

Bang 8-1 Linh kién dung cho mach

điện trên Hình 8-10

Linh kiện

PBi Nút nhấn thường mở

Han dây nối kết với các

chân của nút nhấn này,

2 Điện áp tích đầy tụ điện và

cung cấp điện năng cho LED

3 PBNO nhà (ngắt điện áp)

4 Tụ điện phóng điện qua LED

a Khi tụ điện phóng điện,

điện áp giảm

b Khi dién ap gidm, LED mo

Bài tập Tụ dtén va nit nhan

phía dương tụ điện và đầu

đò màu đen với mát Ghỉ điện áp xuất hiện đầu tiên

Tụ điện sẽ rò rỉ điện tích qua DMM một cách từ từ

Nối lại dây điện giữa tụ

điện và R1 rồi mô tả điều

với mạch điện của bạn

Hãy thay đổi tụ điện và

ghỉ lại thời gian sáng của

LED, không nhất thiết

Ghi nhớ: Học điện tử không khó

Lãnh vực này có nhiều thông tin

mới, nhưng không khó đến mức

làm cho bạn giống như bức tượng

trên Hình 9-1

Bạn hãy nghĩ rằng ngành điện

tử chỉ mới hơn 100 năm kể từ khi

bản tin vô tuyến đầu tiên được

truyền qua Đại Tây Dương, điện tử

là công nghệ rất trẻ Sự sáng chế

tranzito năm 1947 là bước đầu

tiên hướng đến kích thước siêu nhỏ

của các linh kiện điện tử ngày nay

tranzito NPN là linh kiện điện tử

đích thực, hoạt động tương tự nút

nhấn thường mở không có bộ

phận chuyển động Tranzito là

công tắc điện tử cơ bản có lịch sử

thú vị và thời đại điện tử của chúng

ta phụ thuộc vào linh kiện này

Các tranzito thường được bao

bọc trong vỏ TO-92 (Hình 9-2)

Hãy chú ý các chân tương ứng với

ký hiệu tranzito trên Hình 9-3

Bạn hãy chú ý mũi tên bên

trong ký hiệu tranzito Mũi tên

này cho biết hai điều: Thứ nhất là

chiều dòng điện, hướng về mát;

thứ hai, mũi tên luôn luôn ở bên

phía cực phát Đây là yếu tố quan trọng để nhận biết các chân của

tranzito Đối với vỏ hộp TO-92, bạn cầm tranzito bằng các ngón

tay với phần phẳng hướng về phía

bạn và đọc từ trái sang phải: cực phát (E), cực gốc (B), cực góp (C) Ley

Hinh 9-1

biết chúng là đọc dãy số hiệu in

trên bề mặt vỏ hộp Tuy nhiên, dù

Bai này sẽ sử dụng tranzito 3904

NPN để giới thiệu loại tranzito

NPN Bài 10 giới thiệu tranzito

3906 PNP Chúng ngược nhau,

nhưng các đặc tính của chúng lại

tương tự nhau

Tranzito NPN duoc kích hoạt

khi có điện áp dương tác động vào

vào cực gốc tranzito này hoạt

động giống hệt vòi nước, khi có lực

điện truyền qua tranzito, từ cực

góp đến cực phát, tăng lên nhiều Thue hién mạch dién minh hoa

sự tương đồng giữa sơ đồ mạch

trên Hình 9-5 và mạch điện trên

bản mạch không hàn trong Hình 9-6 (xem thêm Bảng 9-1)

Bảng 9-1 Danh mục linh kiện dùng

cho mạch điện trên Hình 9-8

Linh kiện D1 Điôt bảo vệ

LED vẫn tắt khi bạn đấu nối mạch

điện với ắc quy Nhấn và nhả nút

nhấn LED phải bật sáng tức thời

Bạn đang sử dụng điện năng tích

trữ trong tụ điện để cấp năng

lượng cho tranzito Tranzito cung

cấp đường dẫn cho dòng điện

truyền đến LED

Do cực gốc của tranzito sử dụng

điện năng ít hơn nhiều so với

LED, tốc độ phóng điện của tụ điện rất chậm Điện trở có giá trị cao (22.000 Q) làm quá trình phóng

điện của tụ điện giảm đáng kể

Thời gian sáng của LED được

kéo dài hơn nhiều

Bai tap Tranzito

1 Trình bày tóm tắt công dụng

của tranzito

2 Bạn nghĩ sao? Bất cứ thứ gì trông giống tranzito là tranzito

3 Cho biết cách nhận biết chân nào của tranzito là cực phát

4 Chân nào của tranzito là cực gốc?

ð Mũi tên trong ký hiệu

tranzito cho biết 2 điều gì?

35

điện nang cho LED, chi cung

cấp điện năng cho tranzito

9 Ghi thời gian sáng của LED

trong ba lần thử nghiệm với

tụ điện 10 pF

Lần 1

_ giây

Lần2 Lần 3 Trung bình

-_ giây _ giây _ giây

Thay Ci bang tụ điện 100 pF

Ghi thời gian sang cia LED

qua ba lần thử nghiệm và tim

So sánh thời gian sáng của

LED khi sử dụng tụ điện

100 uF va tụ điện 10 tử

a Dài hơn 3 lần

b Dai hon 5 lan

c Dai hon 8 lan

Mô tả chỉ tiết nguyên lý hoạt

động của mạch điện này

Bài này sử dụng tranzito 3906

PNP để giới thiệu tranzito PNP

Bài trước đã giới thiệu tranzito

3904 NPN Hai tranzito nay

ngược nhau, nhưng các đặc tính

của chúng lại tương tự nhau

Sự nhận biết các chân trên vỏ

hộp TO-92 như trên Hình 10-1

Nhưng bạn hãy quan sát kỹ ký

hiệu dùng cho tranzito PNP trên

Hình 10-2

Ký hiệu tranzito này cung cấp

một số thông tin rất quan trọng

Mũi tên trong ký hiệu vẫn cho biết

chiêu lưu thông của dòng điện,

nhưng lúc này được vẽ ở phía trên

36

Vì mũi tên luôn luôn ở phía cực phát, nghĩa là vị trí các cực phát

và cực góp của tranzito PNP đảo

ngược so với tranzito NPN Tuy nhiên, các chân trên linh kiện vẫn

giống nhau Sự hoán đối vị trí cực phát và cực góp liên quan đến

chiều dòng điện

Không những vị trí cực phát và cực góp ngược nhau, hoạt động của

hai loại tranzito này cũng ngược

nhau Đối với tranzito PNP, khi điện áp đến cực gốc tăng, dòng điện giảm; và khi điện áp đến cực gốc giảm, tranzito PNP lại được

mở thêm Valve này (tranzito

PNP) bắt đầu ở tư thế mở.

lên cần gạt làm valve đóng lại,

nước ngừng chảy Không có áp lực

trên cần gạt, nước được phép chảy

qua valve Trong tranzito PNP

cũng vậy, khi không có điện áp tác

lên cân gạt đủ mạnh, valve đóng,

nước ngừng chảy Khi điện áp ở cực gốc đủ lớn, tranzito PNP cũng đóng hoàn toàn

Tuy nhiên, cực gốc có hoạt

động giống nhau đối với cả hai loại

tranzito NPN và PNP, chỉ khác nhau vị trí khởi động (Hình 10-4)

Thựt hiện mạch điện minh hoa

tranzito PNP

Tu điện cung cấp năng lượng cho

tranzito Nhưng với tranzito PNP,

bạn cần nhớ là khi được nạp điện,

tụ điện sẽ đưa điện áp đến cực gốc

của tranzito; điều này sẽ ngăn cản

sự lưu thông dòng điện

Bạn hãy chú ý sự tương đồng

giữa sơ đồ mạch trên Hình 10-5

(dùng cho tranzito PNP) và sơ đồ

mach ding cho tranzito NPN

Ngoài ra, bạn cũng cần lưu ý là

tranzito trên Hình 10-6 được đảo

ngược so với tranzito NPN trong

bài học trước

Bảng 10-1 Danh mục linh kiện dùng

cho mạch điện trên Hình 10-6

LED bật sáng ngay khi bạn

đấu nối ắc quy với mạch điện Nhấn và nhả nút nhấn LED sẽ tắt ngay lập tức rồi từ từ sáng trở

lại

Nguyên lỹ hoạt động của mạch điện

1 Khi bạn đấu nối ắc quy lần

đầu tiên, LED lập tức bật sáng vì chưa có điện áp tác

động lên cực gốc, vì vậy

tranzito ở vị trí mở, cho phép dòng điện lưu thông từ cực

phát đến cực góp

2 Khi bạn nhấn nút nhấn, điện

áp lập tức tác động lên cực

gốc của transitor 3906 PNP (Q1), làm tranzito đóng lại và

ngăn chặn dòng điện lưu thông Cùng lúc đó, điện áp

cũng tích điện cho tụ điện Ơ1

3 Khi dién áp xả từ C1 qua R1,

điện áp tác động lên cực gốc

giảm, tranzito lại bắt đầu cho

dong điện và điện áp đi qua

từ từ LED lại bật sáng

4 Công dụng của điện trở phụ

(R1): (a) trước khi nút nhấn

đóng, cả C1 và cực gốc của

tranzito 3906 PNP đều

KHONG CO dién ap Vi

không có điện áp trên cực gốc,

để xả điện tích từ tự điện, tạo

điều kiện cho Q1 mử lại

Tụ điện không có khả năng xả

điện và tranzito vẫn đóng do điện

áp của tụ điện vẫn duy trì áp lực

lên cực gốc của tranzito, giữ

tranzito này đóng Tụ điện không

thể xả điện qua cực gốc của

tranzito PNP như trong mạch

điện sử dụng tranzito 3904 NPN

được trình bày trong Bài 9 Điện

trở phụ cho phép tụ điện xả điện

từ từ, làm giảm điện áp tác động

lên cực gốc của tranzito PNP, cho

phép tranzito mở và dòng điện lưu

thông trở lại

Bal lận Tratzit0 PNP

1 Trong sơ để mạch, Q là chữ

viết tất của linh kiện nào?

Q đại điện cho

2 Mũi tên trong ký hiệu của

tranzito biểu thị điều gì?

a Chiểu lưu thông của dòng

a Điện áp

b Cực phát

c Cực gốc

d Cực góp

a Điều gì xảy ra nếu mạch

điện không có R3, và LED

được nối trực tiếp với cực

góp của tranzito 3906?

i, LED sé chay

li LED sé sdng

iii LED không hoạt động

iv LED nhấp nháy

b Giải thích đáp án của bạn

trong câu 4a

a Thay C1 bằng tụ điện 100 microfarad Mô tả những

điểu xảy ra

39

7 Xem tu dién nhu bon rửa chén

đang giữ nước và điện trở là

ống xả Bạn hãy cho biết phát

biểu nào sau đây giải thích rõ

nhất về việc thay điện trở cao

a Thay R3 và LED bằng

máy con ve Bảo đảm dây

đỏ của máy con ve nhận điện áp từ cực góp của

tranzito 3906 PNP, và dây đen được nối với mát

BAI 11 — MACH BIEN BAU TIEN CUA BAN: BEN NGU TY BONG

Ban hãy lắp ráp mạch điện trên

Hình 11-1 lên bản mạch không

hàn Hình ảnh mạch điện này

được giới thiệu trên Hình 11-2

(xem thêm Bảng 11-1)

Bảng 11-1 Danh mục linh kiện

dùng cho mạch điện trên Hình 11-2

1 Đấu nối mạch với nguồn điện

9 Xoay núm vặn trên chiết áp

theo một chiều cho đến khi

điện vao ti Cac LED sẽ sáng

Đưa mạch điện đến vùng nửa sáng nửa tối Các LED sẽ mờ

khi bạn đưa mạch điện vào

Hình 11-3 cho thấy sự lưu thông

của dòng điện và điện áp trong

mạch điện khi ánh sáng thay đổi

Ghi nhớ, tranzito NPN cần có

điện áp dương ở cực gốc để kích

hoạt

1 Chiết áp điều chỉnh lượng

điện áp phân bổ cho điện trở

3 Khi trời tối, điện trở của LDR,

tăng, cung cấp nhiều điện áp

cho cực gốc của tranzito, làm

valve giữa C va E md

4 Khi điện áp lưu thông qua

tranzito, các LED bật sáng

Nếu P1 được điều chỉnh đến

điện trở thấp, điện áp đi qua chiết

áp này tăng lên, Q1 hoạt động dễ

dàng hơn vì LDR không thể dẫn

toàn bộ điện áp qua mát

Bài tap

Mạth fiiện ầu tiên: Đèn ngủ tự động

1, Điều chỉnh chiết áp để điện

trở giữa chân “A” và chân giữa

3 Chụp nắp bút màu đen sim

lên LDR Đo và ghi lại điện

áp ở điểm thử nghiệm này,

V

Tín hiệu ra của LED có thay

đổi gì không?

Và đây là câu hỏi chính Bạn

có nhớ bao nhiêu điện áp được

sử dụng từ V+ đến mát không?

s© - Điện áp này có phụ thuộc

vào lượng điện cáp khả

dụng không? KHÔNG!

s« - Điện áp này có phụ thuộc

vào số lượng và chủng loại

linh kiện trong mạch điện

© - Câu trả lời sẽ luôn luôn là:

Toàn bộ điện áp luôn luôn được sử dụng giữa V+ uà mát

4 Hình 11-5 sẽ giúp giải thích

mạch điện này sử dụng toàn

bộ điện áp như thế nào Khi tải tăng, lượng điện áp được sử dụng cũng tăng theo

điện áp, vì ở đây, linh kiện

này được cài đặt ở 50.000 @

ILDR sử dụng một lượng nhỏ

điện áp khi trời sáng vì linh

kiện này có điện trở nhỏ, Khi

ở trong bóng tối, LDR có điện

trở lớn Cực gốc của tranzito

phản ứng với điện áp khả

dụng tại vị trí nối kết LDR và

chiết áp Vấn để tình huống

nào cung cấp nhiều điện áp

cho cực gốc của tranzito trở

nên rõ ràng

Điều chỉnh chiết áp sao cho

điện trở giữa chân “A” va

chân giữa “C? là 0 @ Hình

11-6 cho biết lý do điện áp

xuất hiện ở cực gốc tranzito là

như nhau trong cả hai trường

hợp sáng và tối Chiết áp

không sử dụng điện áp, vì

vậy, cực gốc của tranzito gần

như tiếp nhận toàn bộ điện

áp trong cả hai trường hợp

điện áp trong cá hai trưúpg hợp

6 Đặt mạch điện của bạn dưới ánh sáng khá tốt Đo và ghỉ điện áp tại điểm thử nghiệm được chỉ định trên Hình 11-6,

Vv

7 Chụp nắp bút màu den sim

lên LDR Đo và ghi lại điện

áp tại điểm thứ nghiệm một lần nữa, LV

Tín hiệu ra của LED có thay

đối gì không? Bạn có nghĩ là

tín hiệu ra đó thay đối không?

8 Điều chỉnh chiết áp sao cho

điện trở giữa chan “A” va

chân giữa “C” là 100 kQO Hình

11-7 cho biết điện áp xuất hiện ở cực gốc của tranzito thay đổi như thế nào khi điện trở của LDR thay đổi Ở đây,

chiết áp được điều chỉnh đến điện trở gấp đôi giá trị điện

trở trước đó, vì vậy, linh kiện này tiêu thụ điện áp gấp đôi

Ban can dat LDR trong ving gần như tối hoàn toàn, nếu

không, các kết quả sẽ không