HAUI-ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG: THIẾT KẾ MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM ĐIỆN CẢM HARLEY

HAUI-ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG: THIẾT KẾ MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM ĐIỆN CẢM HARLEY Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và Ngành công nghệ kỹ thuật Điện TửViễn thông nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Mạch dao động được sử dụng phổ biến trong các thiết bị viễn thông. Một cách đơn giản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiệu.Đặc biệt, trong các Thiết bị Thông tin dù là hữu tuyến hay vô tuyến cũng đều sử dụng rất nhiều Mạch Dao động bao gồm các sóng hình sin, hình tam giác hoặc hình vuông hoặc phức hợp... Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo xung dòng , xung mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động vv...Xuất phát từ thực tế nên em chọn thiết kế “MẠCH TẠO DAO ĐỘNG KIỂU HARLEY HARLEY OSCILLATOR”, hay còn được gọi là “MẠCH DAO ĐỘNG BA ĐIỂM ĐIỆN CẢM” cho môn Đồ án Điện tử cơ bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA: ĐIỆN TỬ -

BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

MẠCH TẠO DAO ĐỘNG 3 ĐIỂM ĐIỆN CẢM HARLEY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NỘI DUNG THỰC HIỆN

2 Tìm hiểu về ứng dụng kỹ thuật điện tử trong kỹ

4 Phân tích lựa chọn ý tưởng tốt nhất và khả thi L3.1

5 Tính toán thiết kế, xây dựng và phân tích mô hình L1.1

I Yêu cầu thực hiện:

1 Phần thuyết minh:

* Trình bày đầy đủ các nội dung đồ án, bao gồm:

- Chương 1 Tổng quan (Nêu cơ sở lựa chọn đề tài đồ án, ứng dụng trong

thực tiễn …);

- Chương 2 Tính toán, thiết kế mô phỏng;

- Chương 3 Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh;

1 Slide thuyết trình Theo đề tài đồ án 01

2 Mô hình/Mô phỏng Theo đề tài đồ án 01

3 Quyển báo cáo Theo quy định (QĐ 815/QĐ-ĐHCN) 01

I3 Phạm vi lựa chọn đề tài

- Thời gian: 1 tuần;

- Vật tư, trang thiết bị: dụng cụ cầm tay, vật liệu (theo đề tài của các nhóm), linh kiện điện tử cơ bản…

- Đảm bảo an toàn lao động.

Ngày giao: 08/09/ 2020 Ngày hoàn thành: 15/12/ 2020

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

MỤC LỤC:

DANH MỤC HÌNH ẢNH:

HÌnh 1:Sơ đồ khối tổng quát của mạch dao động 7

HÌnh 2:Giản đồ Nguyên lý của mạch dao động Harley – hartley oscillator 10

HÌnh 3:Mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus 13

HÌnh 4:Mạch mô phỏng trên phần mềm Altium 2D 13

HÌnh 5:Mạch mô phỏng trên phần mềm Altium 3D 14

HÌnh 6:Mạch nguyên lý mô phỏng trên phần mềm Altium 14

DANH MỤC BẢNG BIỂ Bảng 1:Xét dao động 3 điểm điện cảm mắc E chung 8

Bảng 2: Liệt kê linh kiện, giá trị và chức năng các linh kiện 13

Y LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN- CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

1.1.Các vấn đề chung về tạo dao động 5

2.1 Điều kiện dao động và đặc điểm của mạch dao động 6

2.1.1 Điều kiện để mạch dao động 6

Đặc điểm của mạch dao động 7

3.1 Ổn định biên độ dao động và tần số dao động 7

3.1.1 Ổn định biên độ dao động 7

Ổn định tần số dao động: 7

Chương 2: Thiết kế mạch dao động,tính toán, mô phỏng mạch dao động 9

2.1: Tính toán số liệu cụ thể như sau: 10

2.2 :Quy trình thiết kế mạch và đặt luật cho mạch : 11

Thử nghiệm mô phỏng trên phần mềm Proteus và phần mềm 12

Altium 12

Chương 3: Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh 14

3.1: Nguyên lí làm việc : 14

Kết quả-Kết luận 15

Đề xuất cải tiến và hướng phát triển: 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học côngnghệ nói chung và Ngành công nghệ kỹ thuật Điện Tử-Viễn thông nói riêng có nhiềuphát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn.Mạch dao động được sử dụng phổ biến trong các thiết bị viễn thông Một cách đơngiản, mạch dao động là mạch tạo ra tín hiệu

Đặc biệt, trong các Thiết bị Thông tin dù là hữu tuyến hay vô tuyến cũng đều sử dụngrất nhiều Mạch Dao động bao gồm các sóng hình sin, hình tam giác hoặc hình vuônghoặc phức hợp Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử,như mạch dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao độngtạo xung dòng , xung mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt độngvv

Xuất phát từ thực tế nên em chọn thiết kế “MẠCH TẠO DAO ĐỘNG KIỂUHARLEY- HARLEY OSCILLATOR”, hay còn được gọi là “MẠCH DAO ĐỘNG

BA ĐIỂM ĐIỆN CẢM” cho môn Đồ án Điện tử cơ bản

Đồ án điện tử cơ bản gồm có 4 chương:

Chương 1: Tổng quan-Cơ sở lí thuyết

Chương 2: Thiết kế mạch dao động,tính toán, mô phỏng mạch dao động

Chương 3: Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh

Chương 4: Kết quả-Kết luận

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành bài báo cáo này, tuy nhiên vẫn không thể tránh sótmong quý Thầy, cô và bạn đọc đóng góp ý kiến để đồ án có thể hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin cảm ơn ThS Hà Thị Phương đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ emtrong suốt quá trình làm đồ án này để em được hoàn thành với thời gian sớm nhất vàhoàn chỉnh nhất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN- CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mạch dao động là mạch dao động sử dụng các linh kiện để phát ra tín hiệu xung daođộng cụ thể để điều khiển các thiết bị Có nhiều dạng tín hiệu xung được phát ra từmạch dao động, như xung sine, xung vuông, xung tam giác…

1.1.Các vấn đề chung về tạo dao động

Mạch dao động có thể tạo ra các dạng dao động :

- Hình Sine (điều hòa)

-Xung chữ nhật

- Xung tam giác

- Xung răng cưa

Ta xét tạo dao động hình Sine (điều hoà) vì đây là dạng dao động cơ bản

Các mạch dao động hình Sine thường được dùng trong các hệ thống thông tin, trongcác máy đo, máy kiểm tra, trong các thiết bị y tế Các phần tử tích cực dùng để tạodao động như đèn điện tử, transistor lưỡng cực, FET, KĐTT, hoặc như diode tunel,diode gunn

- Đèn dùng khi cần công suất ra lớn, tần số từ thấp đến rất cao

- KĐTT khi tần số yêu cầu thấp và trung bình

- Transistor khi tần số yêu cầu cao

• Tham số cơ bản của mạch dao động

- Tần số dao động

- Biên độ điện áp ra

- Độ ổn định tần số dao động (nằm trong khoảng 10- 2 ÷ 10- 6)

- Công suất ra

- Hiệu suất của mạch

• Nguyên tắc cơ bản để tạo mạch điều hòa

- Tạo dao động bằng hồi tiếp dương

- Tạo dao động bằng phương pháp tổng hợp mạch

2.1 Điều kiện dao động và đặc điểm của mạch dao động

2.1.1 Điều kiện để mạch dao động

HÌnh 1:Sơ đồ khối tổng quát của mạch dao động

(A): Khối khuếch đại có hệ số khuếch đại : K´ = K.ejϕ k

(B): Khối hồi tiếp có hệ số truyền đạt : K´ht = Kht.ejϕ ht

Mạch chỉ dao động khi Xv = X’r, nghĩa là lúc đó ta có th ể nối điểm a và a’ và tín hiệulấy ra từ mạch hồi tiếp được đưa trở lại đầu vào (Mạch điện không có tín hiệu vào mà

có tín hiệu ra)

Vậy điều kiện để mạch dao động là :

X r ' = X v  K´ K´ht =1

Hay là: K Kht ej (ϕk + ϕht) = 1 (*)

Trong đó: K : module hệ số khuếch đại

Kht : module hệ số hồi tiếp

Ø k: góc pha của bộ khuếch đại

Ø ht: góc pha của mạch hồi tiếp

Từ (*) suy ra : K.K ht =1 (1)

ϕ= ϕk + ϕht = 2πn (2)Với n = 0, ±1, ±2,

Ø : tổng dịch pha của bộ khuếh đại và của mạch hồi tiếp, biểu thị sự dịch pha giữa X’r

và Xv

Biểu thức (1) : điều kiện cân bằng biên độ, cho biết mạch chỉ có thể dao động khi hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại bù được tổn hao do mạch hồi tiếp gây ra.

Biểu thức (2) : điều kiện cân bằng pha cho thấy dao động chỉ có thể phát sinh khi tínhiệu hồi tiếp về đồng pha với tín hiệu vào.

Đặc điểm của mạch dao động

1 Mạch dao động cũng là một mạch khuếch đại, nhưng là mạch khuếch đại tựđiều khiển bằng hồi tiếp dương từ đầu ra về đầu vào Năng lượng tự dao động lấy từnguồn cung cấp một chiều

2 Mạch phải thỏa mãn điều kiện cân bằng biên độ và pha

3 Mạch phải chứa ít nhất một phần tử tích cực làm nhiệm vụ biến đổi năng lượngmột chiều thành xoay chiều

4 Mạch phải chứa một phần tử phi tuyến hay một khâu điều chỉnh để đảm bảocho biên độ dao động không đổi ở trạng thái xác lập

3.1 Ổn định biên độ dao động và tần số dao động

3.1.1 Ổn định biên độ dao động

Khi mới đóng mạch, nếu điều kiện cân bằng pha được thỏa mãn tại một tần số nào

đó, đồng thời K.Kht > 1 thì mạch phát sinh dao động ở tần số đó Ta nói mạch ởtrạng thái quá độ Ở trạng thái xác lập biên độ dao động không đổi ứng với K.Kht =1

Để đảm bảo biên độ ở trạng thái xác lập, có thể thực hiện các biện pháp sau đây :

- Hạn chế biên độ điện áp ra bằng cách chọn trị số điện áp nguồn cung cấp mộtchiều thích hợp

- Dịch chuyển điểm làm việc trên đặc tuyến phi tuyến của phần tử tích cực nhờthay đổi điện áp phân cực đặt lên cực điều khiển của phần tử khuếch đại

- Dùng mạch hồi tiếp phi tuyến hoặc dùng phần tử hiệu chỉnh Ví dụ điện trởnhiệt, điện trở thông của diode

Tùy thuộc vào mạch điện cụ thể có thể áp dụng một trong các biện pháp trên

Ổn định tần số dao động:

Vấn đề ổn định tân số dao động liên quan chặt chẽ đến điều kiện cân bằng pha Khidịch pha giữa điện áp hồi tiếp đưa về và điện áp ban đầu thay đổi sẽ dẫn đến thay đổicủa tần số dao động

Điều kiện cân bằng pha : ϕ = ϕK + ϕht = 2πn

Từ biểu thức (3) ta suy ra các biện pháp nâng cao độ ổn định tần số :

1 Thực hiện các biện pháp nhằm giảm sự thay đổi tham số của mạch hồi tiếp (dn)

Chương 2: Thiết kế mạch dao động,tính toán, mô phỏng

mạch dao động.

Mạch Dao động Harley còn được gọi là ‘Mạch dao động 3 điểm Điện cảm’ vì điểm

hồi tiếp Tín hiệu để tạo dao động được trích tại một điểm giữa cuộn L1 hình thành nênmột Cuộn hồi tiếp L1 có 3 điểm

Trên thực tế ‘Mạch dao động 3 điểm Điện cảm’ rất hay được sử dụng vì nó đơn giản

và tin cậy hơn kiểu dao động bằng biến áp

HÌnh 2:Giản đồ Nguyên lý của mạch dao động Harley – hartley oscillator

Bảng 1:Xét dao động 3 điểm điện cảm mắc E chung

2.1: Tính toán số liệu cụ thể như sau:

Để tạo mạch dao động này, ta dùng Transistor C1815 có các thông số sau:Vcc=25V, Vce=5V, Vbe=0.7V, Ic=1mA, Ie=1mA, Ki=2 kΩ, Ku=100.Bước 1: Áp dụng công thức ở đầu ra của bộ khuếch đại:

Thử nghiệm mô phỏng trên phần mềm Proteus và phần mềm Altium.

HÌnh 3:Mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus

HÌnh 4:Mạch mô phỏng trên phần mềm Altium 2D

HÌnh 5:Mạch mô phỏng trên phần mềm Altium 3D

HÌnh 6:Mạch nguyên lý mô phỏng trên phần mềm Altium

Chương 3: Chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh.

R1 10K Cấp dòng phân cực vào chân B cho C1815 hoạt

CC2 10uF Là tụ liên lạc về cực B của transistor cách ly

điện áp 1 chiều cho cực

B và cực C

Thoát mát tín hiệu xoay chiều AC, suy giảm hồi tiếp âm trên cực EKết hợp vs L1, L2 hình

Mạch thực tế có thể không hoạt động do sai số linh kiện, mối hàn bị hỏng, lỏng lẻo….

Do đây là lần đầu tiên làm đồ án, nên chưa có kinh nghiệm làm việc và xử lí dẫn đếnmạch chưa đẹp và còn nhiều thiếu xót.

Đề xuất cải tiến và hướng phát triển:

Kích thước chân của các linh kiện là khác nhau nên kích thước lỗ khoan cũng phảikhác nhau

Phải bố trí linh kiện cho hợp lý để các đường mạch không bị giao nhau trong mạch in

TÀI LIỆU THAM KHẢO

https://123doc.net/document/3564428-mach-tao-dao-dong.htm

https://www.slideshare.net/synamnguyen7/ly-thuyet-mach-dao-dong

https://tailieu.vn/doc/mach-tao-dao-dong-sin-232291.html

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên sinh viên:

2 Tên lớp:……… ……… Khóa:……… ………

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề (nêu rõ vấn đê sinh viên cân tìm hiểu, nghiên cứu trong thời

gian thực hiện Tiểu luận, Bài tập lớn, Đô án/Dự án):

2 Hoạt động của sinh viên (xác định các hoạt động chính của sinh viên trong

quá trình thực hiện Tiểu luận, Bài tập lớn, Đồ án/Dự án để hình thành tri thức,

kỹ năng đáp ứng mục tiêu/chuẩn đầu ra nào của học phản).

- Hoạt động/Nội dung l: Lập kế hoạch làm việc

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L2.2

- Hoạt động/Nội dung 2: Tìm hiểu về ứng dụng kỹ thuật điện tử trong kỹ thuật và đời sống Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L2.1; L3.2

- Hoạt động/Nội dung 3: Đề xuất ý tưởng Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L2.3

- Hoạt động/Nội dung 4: Phân tích lựa chọn ý tưởng tốt nhất và khả thi

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L3.1

- Hoạt động/Nội dung 5: Tính toán thiết kế, xây dựng và phân tích mô hình

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L1.1

- Hoạt động/Nội dung 6: Vẽ mạch và mô phỏng.

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L1.1

- Hoạt động/Nội dung 7: Chế tạo và lắp ráp

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L1.1;L4.1;

- Hoạt động/Nội dung 8: Thử nghiệm và hiệu chỉnh

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L4.2

- Hoạt động/Nội dung 9: Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L3.2

- Hoạt động/Nội dung 10: Báo cáo

Mục tiêu/chuẩn đầu ra: L3.1; L4.3

IV Học liệu thực hiện Tiểu luận, Bài tập lớn, Đồ án/Dự án

3 Tài liệu học tập: Giáo trình Vật liệu và Linh kiện điện tử, GT Điện tử số…

4 Phương tiện, tài liệu thực hiện Tiểu luận, Bài tập lớn, Đồ án/Dự án (nếu có): Điện thoại, máy tính, zalo, facebook, email…

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN TIỂU LUẬN, BÀI TẬP LỚN, ĐỒ ÁN/DỰ

08/09/2020 Lập kế hoạch làm việc: Xây dựng

được tiến độ Định hướng nghiên cứu.

Nghiên cứu, tổng hợp kiến thức

22/09/2020 Tìm hiểu về ứng dụng kỹ thuật điện

tử trong kỹ thuật và đời sống: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và sơ đồ khối

Nghiên cứu, tìm hiểu

06/10/2020 Vẽ mạch và mô phỏng Vận dụng kiến thức vẽ

mạch điện và mô phỏng bằng các phần mềm chuyên dùng.

20/10/2020 Chế tạo và lắp ráp: Mua linh kiện,

làm mạch in và hàn mạch.

Sử dụng kiến thức đã học

để lắp ráp mạch điện, làm mạch in và hàn linh kiện.

03/11/2020 Chế tạo và lắp ráp Thi công mạch

17/11/2020 Thử nghiệm và hiệu chỉnh Kiểm tra và hiệu chỉnh

01/12/2020 Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo Thuyết trình

BÁO CÁO HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

Tên sinh viên: