Đề tài: Mạch đa hài tự dao động | Thực tập cơ bản | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO MÔN HỌC THỰC TẬP CƠ BẢN Đề tài:
MẠCH ĐA HÀI TỰ DAO ĐỘNG Họ và tên: Phạm Quang Vinh Lớp: Điện tử 04 – K68 MSSV: 20233720 Giảng viên hướng dẫn: Phan Văn Phương Hà Nội, 11-2024 LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, trong bối cảnh nền khoa học công nghệ đang ngày càng phát triển, việc
ứng dụng những thành tự khoa học kỹ thuật vào trong thực tế đang là xu hướng và nhu
cầu chung của xã hội. Khoa học phát triển phục vụ xã hội, ngược lại, xã hội phát triển
lại thúc đẩy nghiên cứu khoa học. Trong những năm gần đây, nhu cầu ứng dụng những
thành tựu khoa học vào trong thực tế lại càng được đề cao, nhất là trong lĩnh vực điện
tử. Đã có rất nhiều những công trình ứng dụng vào thực tế, mang lại những hiệu quả
và lợi ích lớn lao, phục vụ tốt cho đời sống con người và xã hội.
Là một sinh viên Viện Điện tử- Viễn thông, đang trong quá trình học tập tại trường
Đại học Bách khoa Hà Nội, chúng em rất may mắn nhận được cơ hội tìm hiểu về các
lĩnh vực liên quan đến thiết kế mạch và lắp ráp mạch. Trong môn học Thực tập cơ bản,
được sử gợi ý và phân công từ giảng viên hướng dẫn, Phan Văn Phương, chúng em đã
thực hiện thiết kế và lắp ráp mạch đa hài tự dao động. Đây là một đề tài rất ý nghĩa, đề
tài giúp chúng em có cơ hội tìm hiểu và nâng cao kiến thức về mạch và các linh kiện
điện tử,... có thể áp dụng được vào rất nhiều lĩnh vực trong đời sống và xã hội đặc biệt
là trong thời đại Cách mạng khoa học 4.0.
Mục đích của đề tài là tạo nên một mạch đa hài tự dao động bằng cách sử dụng các
linh kiện cơ bản như điện trở, tụ điện, transistor, LED,… Mạch tạo xung đa hài có thể
áp dụng vào các thiết bị như vi điều khiển, máy đếm và các thiết bị điều khiển tự động.
Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về thời gian cũng như kiến thức, đề tài
không thể tránh khỏi những sai sót, việc tìm hiểu và thực hiện đề tài cũng chưa thể đạt
được kết quả tốt nhất. Nếu có thời gian phát triển thêm, nhóm chúng em sẽ cố gắng để
có thể hoàn thiện đề tài tốt hơn nữa.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phan Văn Phương, đã trực tiếp
giảng dạy, hướng dẫn, cung cấp cho chúng em những kiến thức về hệ thống nhúng để
chúng em có thể hoàn thành đề tài này. MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................i
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT...................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ......................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................................iii
CHƯƠNG 1. MÔ TẢ HỆ THỐNG....................................................................................1
1.1 Mục đích thực hành..................................................................................................1
1.2 Mô tả mạch................................................................................................................1
1.3 Phân loại mạch đa hài tự dao động.........................................................................1
1.3.1 Mạch dao động đa hài sử dụng transistor...........................................................1
1.3.2 Mạch dao động đa hài sử dụng KDTT...............................................................2
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH, XÂY DỰNG MẠCH............................................................4
2.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch........................................................................................4
2.2 Lựa chọn linh kiện....................................................................................................4
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN.................5
3.1 Nguyên lý hoạt động.................................................................................................5
3.2 Vẽ mạch và lắp ráp....................................................................................................6
3.2.1 Vẽ mạch..............................................................................................................6
3.2.2 Lắp ráp................................................................................................................6
3.3 Tiến hành đo đạc và kiểm tra...................................................................................8
3.3.1 Các bước tiến hành và kiểm tra..........................................................................8
3.3.2 Kết quả đo...........................................................................................................8
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN.................................................................................................10
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................11
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt i DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mạch dao động đa hài sử dụng transistor...................................................1
Hình 1.2 Mạch đa hài tự dao động sử dụng KDTT...................................................2
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên của mạch.............................................................................4
Hình 3.1 Sơ đồ lắp ráp mạch....................................................................................6
Hình 3.2 Mạch sau khi được lắp ráp và hàn..............................................................7
Hình 3.3 Màn hình hiển thị của Oscilloscope...........................................................9 ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng lựa chọn linh kiện.............................................................................4
Bảng 3.1 Bảng kết quả đo UBE và UCE bằng đồng hồ vạn năng................................8
Bảng 3.2 Bảng kết quả đo bằng Oscilloscope...........................................................9 iii
CHƯƠNG 1. MÔ TẢ HỆ THỐNG
1.1 Mục đích thực hành
Để phục vụ cho việc học và tìm hiểu về ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, làm
quen với các linh kiện và thiết bị điện tử như điện trở, tụ điện, LED, transistor,… đồng
thời hiểu thêm được cách đo các đại lượng như điện áp, tần số, chu kỳ,… trên máy
oscilloscope và đồng hồ vạn năng. 1.2 Mô tả mạch
Thiết kế và hàn mạch đa hài tự dao động tạo ra xung vuông bằng những linh kiện
đơn giản như điện trở, tụ điện, transistor. Mạch có trạng thái không ổn định, chu kỳ và
biên độ xung được xác định bằng các thông số của mạch và điện áp của nguồn
1.3 Phân loại mạch đa hài tự dao động
1.3.1 Mạch dao động đa hài sử dụng transistor
HRnh 1.1 Mạch dao động đa hài sử dụng transistor
Khi có nguồn hai tụ C1, C2 thay nhau nạp điện và phóng điện, hai tranzito thay
nhau thông (bão hoà), tắt tạo cho mạch có hai trạng thái cân bằng không ổn định: T1
tắt, T2 thông (bão hoà) và T1 thông (bão hoà), T2 tắt và tự chuyển đổi trạng thái cho
nhau, đầu ra nhận được dãy xung vuông. Xem như mạch đã bình thường, xung ra có
biên độ ổn định, xét tại thời điểm mạch đang ở trạng thái T1 tắt, T2 thông (bão hoà).
Lúc này tụ C2 (trước đó nạp điện) đang phóng điện từ +C2 qua T2, nguồn E, qua điện
trở R3 đến -C2 đặt điện áp âm lên cực gốc T1 làm cho UB1<0 giữ T1 tắt trong một
khoảng thời gian.Đồng thời với quá trình đó, tụ C1 nạp điện từ +E qua R1 đến +C1, - 1
C1 qua rBET2 đến -E nhanh chóng đến điện áp bằng E (do trong mạch có R1<làm cho ura1 nhanh chóng tăng lên E, ura = E. Do C2 phóng làm cho uB1 tăng dần,
khi uB1 > 0 T1 thông xuất hiện dòng iB1, iB1và tăng lên làm cho ura1 giảm, qua tụ
C1 dẫn đến uB2 giảm, dòng T2 giảm và ura2 tăng. Qua C2 lượng tăng đưa vào cực
gốc T1 làm cho uB1 tiếp tục tăng, dòng đèn T1 tiếp tục tăng. Hồi tiếp dương xảy ra
nhanh chóng (xem như tức thời) làm cho T1 thông (bão hoà) , T2 tắt. Tiếp theo tụ C1
lại phóng điện qua T1, nguồn E và điện trở R2 giữ cho T2 tắt trong một khoảng thời
gian. Tụ C2 nạp điện từ nguồn E qua R4 và điện trở rBET1 nhanhchóng đến điện áp
bằng E do có R4<làm cho uB2 tăng lên. Khi uB2 > 0 T2 thông trở lại, T1 tắt mạch chuyển sang trạng thái ban đầu.
Ở đây ta sẽ thiết kế và hàn mạch đa hài tự dao động sử dụng transistor
1.3.2 Mạch dao động đa hài sử dụng KDTT
HRnh 1.2 Mạch đa hài tự dao động sử dụng KDTT 2
Tụ C phóng điện qua đầu ra IC, qua điện trở R làm cho UC giảm xuống, rồi nạp
tiếp về phía - Umax. Khi UC < U1(-) thì đầu ra đột biến từ -Umax về +Umax,
mạchchuyển sang trạng thái bão hoà dương ban đầu. Cứ như vậy mạch tự làm việc
chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác cho dãy xung vuông ở đầu ra. 3
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH, XÂY DỰNG MẠCH
2.1 Sơ đồ nguyên lý của mạch
HRnh 2.3 Sơ đồ nguyên của mạch
2.2 Lựa chọn linh kiện Linh kiện Ký hiệu và giá trị Điện trở RC1 = RC2 = 10kΩ RB1 = RB2 = 100kΩ RE = 10Ω Tụ điện T = T 1 = 10µF 2 Transistor T1 = T = C828 2
Bảng 2.1 Bảng lựa chọn linh kiện 4
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN
3.1 Nguyên lý hoạt động
Khi mới cấp nguồn, thì tất cả các bản tụ của C lẫn C 1
2 đều được nạp điện, một trong
2 transistor T 1hoặc T 2hoạt động trước (vì trên thực tế dù 2 transistor cùng một loại
nhưng không hề giống nhau hoàn toàn, sẽ có con transistor này nhạy hơn con kia). Ta giả sử T nhạy 1
hơn nên hoạt động trước, đồng nghĩa T có V 1
BE lớn hơn hoặc bằng 0.6V
(do điện áp tại cực B của T 1tăng từ 0 đến 0.6V, trước khi điện áp ở đây bằng 0.6V thì
cực âm tụ C 1vẫn đang được nạp), dòng điện có thể đi từ cực C xuống cực E và xuống mass nên LED D sáng, 2
đầu cực dương tụ C2 khôngđược nạp điện do dòng điện chỉ đi
xuống mass. Cùng lúc đó vì T 2không dẫn (không hoạt động) nên LED D không 1 sáng,
cực dương tụ C 1sẽ được nạp điện, nhưng sẽ không nạp được bao nhiêu vì dòng điện
lúc này chủ yếu chạy về mass, cực âm tụ C 2lẫn âm tụ C 1cũng vậy, không nạp được
bao nhiêu. Khi T 1hoạt động thì cực B cũng được coi như đang nối với cực E xuống
mass nên dòng điện ở chân B được đi qua chân E xuống mass, đồng nghĩa điện áp tại
B giảm từ 0.6 V về 0V(cực âm tụ C 1xả điện). Khi điện áp tại chân B xả hết thì T1
ngưng dẫn, đèn LED D 2tắt, tới Giai đoạn 2. T 1ngưng dẫn, cực âm C 2được nạp điện
áp thông qua dòng điện đi qua điện trở RB1, khi giá trị được nạp đạt 0.6V thì T dẫn (do 2
VBE >= 0.6V), cực C của T 2nối thông với cực E xuống mass, đèn LED D sáng, 1 cực
dương tụ C1 xả điện, cực dương tụ C được nạp điện vì T 2
không dẫn. Nguyên lý tương 1
tự như giai đoạn 1, cực âm tụ C xả 2
điện áp xuống mass do cực B của T 2nối thông với
cực E, khi điện áp xả hết từ 0.6V về 0V thì T 2ngưng dẫn, LED D 1tắt, sau đó cực âm
tụ C1 lại đượcnạp điện làm điện áp tại cực B của T 1tăng dần lên 0.6V, điện áp này
bằng 0.6V thì T 1lại dẫn. Các quá trình này lặp đi lặp lại luân phiên sẽ tạo ra một mạch đa hài. 5
3.2 Vẽ mạch và lắp ráp
3.2.1 Vẽ mạch
HRnh 3.4 Sơ đồ lắp ráp mạch 6 3.2.2 Lắp ráp 3.2.2.1 Đi dây
Bước 1: Làm sạch dây đồng bằng cách chà sát giấy nhám sau đó mạ dây đồng bằng thiếc.
Bước 2: Xác định các điểm cần đi dây ở hai mặt của board, tiến hành hàn ở mặt sau
bằng mỏ hàn và dây thiếc
Bước 3: Chỉnh lại dây và các mối hàn sao cho đẹp và thẩm mỹ
3.2.2.2 Hàn chân linh kiện
Bước 1: Làm sạch các chân linh kiện và điểm hàn
Bước 2: Tráng thiếc vào điểm hàn và chân linh kiện
Bước 3: Dùng panh để cố định 1 đầu chân linh kiện, chấm thêm vào vị trí hàn và hàn chân còn lại.
3.2.2.3 Các điểm cần lưu ý
Nhiệt độ mỏ hàn để 350 C o
Không để mỏ hàn chạm vào các linh kiện xung quanh, tránh bị hỏng hóc
HRnh 3.5 Mạch sau khi được lắp ráp và hàn 7
3.3 Tiến hành đo đạc và kiểm tra
3.3.1 Các bước tiến hành và kiểm tra
Bước 1: Kiểm tra đấu nối giữa linh kiện và dây nối, kiểm tra giá trị linh kiện, các
cực của linh kiện (tụ, điện trở)
Bước 2: Cấp nguồn 6V vào mạch (kẹp que đỏ vào dương nguồn, que đen vào âm
nguồn). 2 đèn LED sáng luôn phiên (nếu không sáng thì kiểm tra lại bước 1)
Bước 3: Gỡ 2 chân cực âm của LED, cấp nguồn 6V vào mạch, đo UBE và UCE của 2 transistor. Lưu ý:
Để thang 3V khi đo UBE, que đỏ kẹp vào chân B, que đen kẹp vào chân E.
Giá trị UBE trong khoảng 0,2 đến 0,8V.
Để thang 12V khi đo UCE, que đỏ kẹp vào chân C, que đen kẹp vào chân E.
Giá trị UCE trong khoảng 4,5 đến 6V.
Ta lấy giá trị ở mức cao nhất khi đo.
Bước 4: Thay 2 tụ hóa bằng 2 tụ gốm 103 và lấy tín hiệu ở cực C của 1 trong 2
transistor và đo giá trị U, chu kỳ T, tần số f của dãy xung vuông
Bước 5: Lắp ráp về Bước 1 và trả mạch
3.3.2 Kết quả đo
Khi cấp nguồn 6V vào mạch, 2 đèn LED sáng luôn phiên
Kết quả đo UBE và UCE bằng đồng hồ vạn năng: Giá trị T (V) 1 T (V) 2 UBE 0,6 0,6 UCE 5 5
Bảng 3.2 Bảng kết quả đo UBE và UCE bằng đồng hồ vạn năng
Kết quả đo bằng Oscilloscope
Ta thu được kết quả như sau: 8
HRnh 3.6 Màn hRnh hiển thị của Oscilloscope Giá trị Kết quả Ura 2,8ô×2=5,6(V) T
2,6ô×0,5=1,3(ms) f 1 T≈769 (Hz)
Bảng 3.3 Bảng kết quả đo bằng Oscilloscope 9
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN
Qua các buổi thực hành, em được tìm hiểu và rèn luyện thêm về kỹ năng hàn mạch,
lắp mạch, học được cách thiết kết, xử lý và đo đạc một mạch điện tử cơ bản. Bên cạnh
đó còn được làm việc với các thiết bị đo như đồng hồ vạn năng, Oscilloscope,… Chắc
chắn những kinh nghiệm và em học được trong học phần Thực tập cơ bản này sẽ giúp
ích rất nhiều trong quá trình trở thành người kỹ sư tương lai của chính bản thân em.
Do khả năng tìm hiểu về kiến thức của mình còn hạn chế, chắc chắn bài làm này
còn có những thiếu sót nhất định, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy để bài làm
hoàn thiện hơn. Em xin cảm ơn thầy Phan Văn Phương đã tận tình chỉ bảo và hướng
dẫn em trong quá trình thiết kế và hàn mạch Em xin chân thành cảm ơn! 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Mạch tạo sóng đa hài NPN Truy nhập cuối cùng ngày 02/11/2024 11